DOSSIER INSTALLATION SOLAIRE

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1 DOSSIER INSTALLATION SOLAIRE L INSTALLATION CHAUFFE EAU SOLAIRE INDIVIDUELLE (C.E.S.I) LES FAMILLES DE SYSTEMES C.E.S.I L INSTALLATION THERMOSIPHON MONOBLOC L INSTALLATION THERMOSIPHON ELEMENTS SEPARES L INSTALLATION A CIRCULATION FORCEE AUTO VIDANGEABLE L INSTALLATION A CIRCULATION FORCEE SOUS PRESSION PROTECTIONS CONTRE LE GEL IMPLANTATION DES CAPTEURS SOLAIRE 1

2 1 LES FAMILLES DE SYSTEMES C.E.S.I (Chauffe Eau Solaire Individuel) Il existe deux grandes familles de systèmes C.E.S.I. Le première c est la famille «THERMOSIPHON» utilisant la hauteur d eau pour que la circulation du fluide caloporteur se face naturellement. La deuxième c est la famille «CIRCULATION FORCEE» ayant un circulateur pour provoquer la circulation du fluide caloporteur. Parmi les deux familles, des technologies différentes existes, en voici les sous-ensembles. 1 2 THERMOSIPHON CIRCULATION FORCEE MONOBLOC ELEMENTS SEPARES AUTO VIDANGEABLE SOUS PRESSION LES ELEMENTS SUCCESSIF COMPOSANTS UNE INSTALLATION C.E.S.I CAPTAGE TRANSFERT ECHANGE & STOCKAGE APPOINT DISTRIBUTION *** Echangeur R* Electrique ** * Régulation ** Eau Froide *** Eau Chaude Sanitaire 2

3 2 L INSTALLATION THERMOSIPHON MONOBLOC Le chauffe-eau solaire monobloc est le plus simple et de loin le moins coûteux des systèmes de chauffe-eau solaire. Il est aussi moins efficace que les autres, et sera conseillé pour les zones très ensoleillées. Cela fait de lui une bonne solution pour compléter un système de chauffage traditionnel. Cette installation est inappropriée pour les pays ou région ou il gel. Le stockage de l eau chaude est directement sur la toiture avec le capteur solaire. Il n y a pas de régulation en revanche il reste nécessaire d installer les sécurités liées à la productions d ECS. Le soleil rayonnant sur les capteurs réchauffe le liquide qui, une fois chaud, monte naturellement vers le ballon de stockage et échange sa chaleur avec celle de l eau. Quand il refroidit, le liquide redescend vers les capteurs pour être chauffé à nouveau. (1) (3) (2) (4) 1 : Clapet anti retour 2 : Soupape de sécurité 3 : Vanne de remplissage 4 : Vase d'expansion 3

4 3 L INSTALLATION THERMOSIPHON ELEMENTS SEPARES Attention aux règles d installation! Le stockage doit se trouver plus haut que le capteur et à l'abri du gel, il faut respecter une pente vers le stockage pour assurer la circulation naturelle du fluide caloporteur. Régulation inutile, antigel indispensable avec vase d expansion et soupape de sûreté. Le fonctionnement de ce type de chauffe-eau solaire est très simple et les risques de pannes sont faibles. Les coûts sont restreints et les performances, surtout dans les régions ensoleillées (comme le Sud de la France), sont excellentes. Il faudra aussi installer, dans les règles de l art, les organes de sécurités liés à la production d ECS. Sens de la pente (3) (4) (2) (1) 1 : Vase d'expansion 2 : Soupape de sécurité 3 : Ballon de Stockage 4 : Echangeur 5 : Ballon déjà existant 6 : Résistance électrique L installation thermosiphon à éléments séparés peux venir s intégrée dans une installation déjà existante. Le ballon de stockage (3) vient se coupler en série au ballon existant (5). Il est aussi possible de les installer en parallèle en respectent les règles de monté en températures pour la légionellose. Sans compter qu il faudra aussi installer les sécurités nécessaires à la production d ECS pour les deux ballons, tel que le groupe de sécurité. Les ballons peuvent être de capacité différentes. Un groupe de sécurité haute température sera indispensable pour le ballon branché en série. (3) (4) Montage en série (5) (6) H.T Groupe de Sécurité Haute Température 4

5 4 L INSTALLATION CIRCULATION FORCEE AUTO VIDANGEABLE Dans cette installation de chauffe-eau solaire individuelle (C.E.S.I), les capteurs et leurs canalisations se vident automatiquement par gravité de fluide caloporteur lors de l'arrêt du circulateur. Lorsque le système est stoppé, le fluide caloporteur se retrouve dans l échangeur solaire (le ballon) et ou dans une «Bouteille» installée dans le circuit solaire tandis que les capteurs se remplissent d air. Les équipements, sauf le capteur, sont situés dans une zone abritées et hors gel. Lorsque la régulation électronique, située sur la ballon, détecte une production suffisante de chaleur dans les capteurs, le circulateur se met en fonctionnement. Le fluide caloporteur est alors propulsé dans les capteurs solaire ou il récupère les calories puis redescend dans le ballon de stockage afin de restituer la chaleur au travers de l échangeur, pour chauffer l eau. Le circuit fonctionne ainsi jusqu à l'arrêt du circulateur ou le fluide caloporteur se réfugie spontanément vers l échangeur. L'arrêt de la pompe est assurée par la régulation, qui joue un rôle essentiel dans cette installation. La régulation prend en compte les températures de fonctionnement tel que la température de l ou encore la température des capteurs solaire pour mettre en fonctionnement ou pas le circulateur. Avec ce principe de fonctionnement l installation est protégée contre les surchauffes et le gel. Il faudra aussi installer, dans les règles de l art, les organes de sécurités liés à la production d ECS. (6) (2) (3) (1) (5) 1 : Bouteille 2 : Régulation 3 : Ballon de Stockage 4 : Echangeur 5 : Sondes de températures du ballon 6 : Sonde de température du capteur solaire 7 : Circulateur Piloté (4) (7) 5

6 LES PRINCIPES DE LA REGULATION La mise en route et l'arrêt de la circulation sont effectués par un régulateur qui mesure constamment : Tc : température en point haut d un des capteurs (souvent le dernier) Tb : température du ballon au niveau de l échangeur Un comparateur intégré au régulateur calcule la valeur correspondant à l écart de température Tc - Tb (Sortie capteur ; Bas du ballon) : ΔT (Tc) Régulation Ballon de stockage Circulateur (Tb) Liaisons filaires ON / OFF La valeur calculée ΔT est alors comparée aux différentiels d arrêt et de démarrage paramètres sur le régulateur: Le circulateur démarre lorsque : ΔT = Tc - Tb > DD ( Différentiel de Démarrage) => CIRCULATEUR ON Le circulateur s arrête lorsque: ΔT = Tc - Tb < DA ( Différentiel d Arrêt) => CIRCULATEUR OFF Les valeurs de DD, DA sont réglables par l installateur. Points importants: - la sonde du capteur doit être placée au point le plus chaud du capteur, - la sonde du ballon doit être placée au point le plus froid du ballon, - dans le cas de liaisons hydrauliques longues, augmenter le différentiel de démarrage pour tenir compte des pertes de chaleur en ligne. 6

7 L APPOINT POUR LA PRODUCTION D SOLUTION 1: LA RESISTANCE ELECTRIQUE Lorsque l'énergie solaire n est pas suffisant pour chauffer l eau la journée, une résistance électrique intégrée au ballon, viendra seconder l'échangeur solaire afin d obtenir de l. L'appoint électrique pourra fonctionner à toutes heures, indépendamment des HP (Heures pleines) et HC (Heures creuses). Il sera donc important d en informer le client. Résistance électrique SOLUTION 2: UNE CHAUDIERE (AU SOL OU MURALE) OU UNE POMPE A CHALEUR (P.A.C) Pour cette solution il faut que le ballon soit munie de deux échangeurs. La chaudière ou la P.A.C prend le relais pour chauffer l eau, lorsque le capteur solaire ne peux pas fournir l énergie nécessaire. La chaudière ou la P.A.C, seront connectés à la régulation, afin de piloter l'appoint. Pour chacune des solutions des organes de sécurités et de bon fonctionnement seront à installés dans les règles de l art. Chaudière murale Chaudière au sol Pompe à chaleur Afin de faciliter la lisibilité du schéma, celui-ci n est pas complet 7

8 5 L INSTALLATION CIRCULATION FORCEE SOUS PRESSION Dans cette installation C.E.S.I, les capteurs ne se vides pas du fluide caloporteur qui, lors de l'arrêt du circulateur reste dans le capteur solaire. Lorsque la température d est atteinte (65 ) dans le ballon, la régulation ordonne d'arrêter le circulateur, cependant le capteur est toujours exposé au soleil et la température de ce dernier peut continuer à augmenter. Le fluide caloporteur accumule toujours de l énergie, sans pouvoir la transmettre. Lorsque la température est très importante, le fluide caloporteur se vaporise, ce qui engendre une perte de fluide et une dégradation des performances du capteur. Pour éviter ce phénomène, la régulation remet le circulateur en fonctionnement afin de refroidir le fluide caloporteur et par la même occasion chauffe de nouveau l du ballon. La température du ballon d eau chaude ne peut dépassée 85, au delà de cette température le ballon se dégrade rapidement et engendre des problèmes de sécurité sur l utilisation de l ECS. Un refroidissement nocturne sera lancé par la régulation, c est à dire que le circulateur fonctionnera la nuit pour refroidir le ballon afin de retrouver une température de fonctionnement nominale (65 ). (6) (2) (3) (5) (4) 1 : Circulateur Piloté 2 : Régulation 3 : Ballon de Stockage 4 : Echangeur 5 : Sondes de températures du ballon 6 : Sonde de température du capteur solaire (1) 8

9 LES PRINCIPES DE LA REGULATION Courbe de température du capteur solaire Courbe de température du ballon Températures 150 en C PROTECTION DE L INSTALLATION CIRCULATEUR A L ARRET MARCHE CIRCULATEUR ARRET FONCTIONNEMENT NOMINAL PROTECTION DU CAPTEUR PROTECTION DU BALLON REFROIDISSEMENT NOCTURNE Les valeurs du graphique sont pour l exemple 9

10 6 LA PROTECTIONS CONTRE LE GEL Comme pour tous les circuits de fluide en plein air, il faut prévoir une protection contre le gel, pour éviter de faire éclater les capteurs solaire et les conduites en hiver. Il est très important d utiliser un antigel de qualité alimentaire (exemple : mélange à base de mono propylène glycol: MPG) destiné aux installations de chauffage (et non à base d éthylène). L antigel est fourni par le fabricant de C.E.S.I et ne doit EN AUCUN CAS ETRE JETE A L EGOUT. Le mélange antigel eau doit être aussi homogène que possible, sinon l antigel risquera de s accumuler dans certains endroits: bien brasser l eau et l antigel avant de remplir l installation. Mono propylène glycol Bidons de glycol 10

11 7 IMPLANTATION DES CAPTEURS SOLAIRE Implantation en toiture, le capteur est superposé par rapport à la toiture. Implantation sur une terrasse Implantation en toiture, le capteur est intégré à la toiture Implantation au sol Implantation en auvent, le capteur est fixé par un support à la façade de la maison Implantation sur un local secondaire 11