CHAUFFE-EAU SOLAIRE COLLECTIF
AVANT-PROPOS
Dans ce cours, le circuit solaire est traditionnel. Mais il pourrait être remplacé sur chaque schéma par un circuit solaire autovidangeable qui fonctionne aussi bien en collectif.
PRINCIPE
Le principe de fonctionnement d'un chauffe-eau solaire collectif est semblable au CESI, avec cependant quelques particularités.
Le plus souvent, sur un CESC, l'échange de chaleur entre les capteurs et l'ECS ne se fait plus dans le ballon de stockage, mais dans un " échangeur à plaques " extérieur. Celui-ci permet d'obtenir une plus grande surface d'échange, donc une plus grande puissance, avec un encombrement réduit. En plus du gain en efficacité, il est plus facile d'intervenir sur un échangeur à plaques que sur celui d'un ballon.
L'utilisation d'un échangeur à plaques 3 nécessite la présence d'une pompe secondaire 2 sur le circuit ECS de cet échangeur.
De la même façon que pour le CESI, les pompes primaire 1 et secondaire 2 sont mises en marche "simultanément" par le régulateur solaire dès que le différentiel "Température sortie capteur - Température bas du ballon" est suffisant.
Echangeur à plaques
( Source CHAROT )
Un bouclage 6 devient obligatoire sur le circuit de puisage ECS :
1- pour des raisons de confort : cela évite de faire couler de nombreux litres d'eau froide avant de sentir l'eau chaude arriver au robinet
2- pour des raisons de santé : Afin d'éviter le risque de développement de légionelles, la législation interdit la présence de bras morts de plus de 8 mètres et contenant plus de 3 litres d'eau stagnante non réchauffée par le bouclage .
Ce bouclage doit être maintenu en tout point à une température supérieure à 50°C.
Il est nécessaire d'avoir un ballon d'appoint 5 séparé du ballon de stockage solaire 4 .
Pour ne pas nuire aux performances de l'installation solaire, le retour du bouclage 6 ne doit pas pouvoir venir réchauffer le ballon de stockage solaire 4 .
Il doit toujours être raccordé sur le ballon d'appoint 5 .
En cas de panne de la pompe de bouclage 8 , le clapet anti-retour 9 empêche les calories de s'échapper du ballon d'appoint par le retour de boucle.
Le clapet anti-retour 10 empêche que les calories circulant sur la boucle ECS puissent s'échapper par l'entrée froide du mitigeur thermostatique 11 , à proximité du point de puisage.
Le clapet anti-retour 7 empêche que les calories du ballon de stockage 4 puissent remonter sur le réseau d'eau froide sanitaire ( E F S )
Pour faciliter les opérations de maintenance, il est judicieux de prévoir des vannes d'isolement permettant de séparer la production d'ECS solaire de l'appoint.
Lorsqu'on souhaite intervenir sur la production d'ECS solaire, il suffit d'isoler le ballon de stockage solaire 4 et d'ouvrir la vanne 12 pour continuer à utiliser l'appoint.
En fin d'intervention, pour utiliser à nouveau la production solaire,
il faut refermer la vanne 12 et rouvrir les autres vannes.
REMARQUES :
Dans la mesure du possible, il est préférable d'avoir un seul ballon de stockage d'ECS solaire.
Afin d'éviter une installation trop complexe, il est également préférable de se passer de mitigeur thermostatique en sortie du ballon d'appoint.
Lorsque l'installation est bien dimensionnée, il y a très peu de risques d'avoir des températures d'eau élevées sur la distribution d'ECS. Les pertes thermiques dans le bouclage refroidissent le haut du ballon et l'empêchent d'atteindre une température excessive.
De plus, la nécessité d'avoir une température supérieure à 50°C en tout point de la boucle impose d'avoir un mitigeur thermostatique en avale, à l'entrée de chaque logement ou à chaque point de puisage. Dans les salles d'eau, la température doit être cette fois inférieure à 50°C.
CESC avec mitigeur thermostatique "optionnel"
Lorsqu'on décide de mettre malgré tout un mitigeur thermostatique sur la sortie du ballon d'appoint, le bouclage de l'ECS ne doit pas seulement être ramené sur le ballon d'appoint, mais aussi sur l'entrée froide du mitigeur. Sans cela, lorsqu'il n'y a pas de puisage, toute l'ECS circulant dans la boucle proviendrait du ballon d'appoint à haute température et le mitigeur ne servirait plus à rien . En effet, il ne peut pas y avoir de l'eau froide qui arrive vers le mitigeur sans puisage ECS.
Ce raccordement supplémentaire permet au mitigeur de refroidir le départ de la boucle avec son propre retour lorsqu'il n'y a plus de puisage. Cela permet de contrôler plus facilement la température de départ de boucle .
Cela oblige d'intégrer plusieurs clapets anti-retour à l'installation :
- le clapet 1 pour éviter le retour du bouclage vers l'entrée froide du ballon de stockage : cela réchaufferait le ballon froid et dégraderait le rendement des capteurs
- deux autres clapets 2 et 3 , nécessaires uniquement si la pompe de bouclage tombait en panne. Il ne faut pas que l'arrivée d'eau froide puisse venir refroidir le retour du bouclage et le ballon d'appoint. Il ne faut pas non plus que l'eau du ballon d'appoint puisse revenir en sens inverse sur ce retour de bouclage. Dans les deux cas, des calories seraient perdues.
CESC avec deux ballons solaires en série
Lorsque le volume de stockage nécessite l'utilisation de plusieurs ballons de stockage, il faut les mettre en série pour obtenir une bonne stratification.
Point de vue fonctionnement, cela revient à mettre les ballons l'un sur l'autre, avec un " 1er ballon froid " qui correspondrait au bas du ballon, et un " 2nd ballon chaud " qui correspondrait au haut du ballon :
Pendant la phase de production d'ECS solaire, toute l'eau chauffée par l'échangeur à plaques entre par le haut du " 2nd ballon chaud ", ressort par le bas, rentre ensuite par le haut du " 1er ballon froid " avant d'en ressortir par le bas et retourner à l'échangeur à plaques.
Ainsi, c'est toujours l'eau sanitaire la plus froide qui entre dans l'échangeur à plaques, ce qui permet d'avoir également un circuit solaire plus froid et un meilleur rendement des capteurs.
Pendant un soutirage, l'eau froide parcours le chemin inverse : elle rentre par le bas du " 1er ballon froid " pour pousser l'ECS solaire à traverser les deux ballons de stockage, ressortir par le haut du " 2nd ballon chaud ", avant de rentrer dans le ballon d'appoint et de pousser l'ECS vers les points de puisage.
Ainsi, c'est toujours l'eau sanitaire la plus chaude qui est fournie au ballon d'appoint, ce qui économise l'utilisation de l'appoint.
Cela ne serait pas possible avec les ballons de stockage en parallèle.
REMARQUES :
Selon si la production d'ECS solaire est en marche ou si nous sommes entrain d'effectuer un soutirage, l'eau sanitaire ne circule pas dans le même sens entre les 2 ballons de stockage.
Il ne faudra donc surtout pas mettre de clapet anti-retour sur ce tronçon.
Ce serait catastrophique pour le fonctionnement du CESC.