Les Chauffe-Eau Solaires Individuels (CESI) Cette fiche décrit la façon de renseigner dans Clima-Win les éléments constitutifs de l installation solaire de production d ECS. Date 0 2 / 1 0 /2013 V ersion 1. 2 Page 1
Principes Description Un CESI se compose généralement de trois éléments principaux : Un champ de capteurs solaires Un circuit primaire de tuyauterie comprenant une pompe de circulation Un ballon de stockage alimenté par le circuit solaire et équipé d un système d appoint. Fonctionnement Lorsque la température des capteurs solaires mesurée par la sonde (9) est supérieure à la température de la zone basse du ballon de stockage (5), mesurée par la sonde de température (10) la pompe de circulation (7) se met en marche et l énergie communiquée par le soleil aux capteurs solaires se transmet au fluide caloporteur circulant dans le circuit primaire (2,4). Cette énergie est transférée au ballon de stockage grâce à l échangeur (3). Si l énergie solaire n a pas réchauffé suffisamment l eau sanitaire contenue dans le ballon (en hiver, demi-saison ou ciel couvert), le ballon est équipé d un système producteur d énergie d appoint. En général il s agit d une résistance (appoint électrique), souvent placée à mi-hauteur du ballon solaire ; d un serpentin (11) (appoint hydraulique) raccordé à une chaudière (12) (gaz, fioul, bois) située en aval du ballon. Dans certains cas (en rénovation par exemple), un second ballon pourvu d un réchauffeur électrique peut également servir d appoint. Date 0 2 / 1 0 /2013 V ersion 1. 2 Page 2
Modélisation dans la méthode Th-BCE Pour la méthode Th-BCE (RT 2012), un ballon de stockage est divisé en quatre zones : La zone 1 comporte l arrivée d eau froide et l échangeur du générateur de base. La zone 2 comporterait un échangeur raccordé au circuit de chauffage dans le cas d un système solaire combiné. La zone 3 intègre, dans le cas d un ballon à appoint intégré, l échangeur ou la résistance électrique d appoint. La zone 4 est celle de la sortie d eau chaude. Modèle Th-BCE du ballon à deux sources Date 0 2 / 1 0 /2013 V ersion 1. 2 Page 3
Saisie dans Clima-Win Description 1. Bâtiment L exemple choisi est celui d une maison individuelle de 90 m 2 habitables correspondant à 102,77 m 2 de SHONRT. Localisation : Clermont-Ferrand, zone H1c, altitude inférieure à 400 m Typologie : T4 Un seul niveau 2. Génération Le chauffage et l appoint ECS sont assurés par une chaudière gaz à condensation. Le CESI est composé d une boucle solaire alimentant un ballon de stockage bi-énergie. Une fois la génération créée, les différents émetteurs peuvent être créés et rattachés à la génération correspondante. Saisie de la génération Elle s effectue en quatre étapes : 1. création de la génération 2. création du composant générateur «chaudière» 3. création du composant boucle solaire «boucle solaire» 4. création du composant ballon de stockage «ballon solaire-stockage» Date 0 2 / 1 0 /2013 V ersion 1. 2 Page 4
1. La génération Donnée d entrée Exemple Commentaires Mode de fonctionnement En cascade Ce mode est obligatoire dès qu il y a présence d un ballon. Raccordement générateurs entre eux Permanent Raccordement aux réseaux de distribution Permanent Emplacement de la production En volume chauffé Indiquer ici où se situe le CESI. Gestion de la température en chauffage À température moyenne des réseaux de distribution 2. Le générateur «chaudière» Date 0 2 / 1 0 /2013 V ersion 1. 2 Page 5
3. La boucle solaire Donnée d entrée Exemple Commentaires Superficie des capteurs 4,7 m 2 Il faut indiquer ici la surface de la totalité des capteurs. Azimut des capteurs 0 0 correspond à plein sud. Les angles sont notés dans le sens des aiguilles d une montre. Inclinaison des capteurs 45 Deux options sont possibles : Sur la température, la pompe fonctionne si la température entre la sortie capteur et la sortie de l échangeur du ballon (ou la partie inférieure du ballon s il n y a pas d échangeur) par défaut ΔT 3K. Régulation de la boucle solaire Sur la température Sur l irradiance, dans ce cas, par convention, la pompe fonctionne si l ensoleillement Isr * 300 W/m 2. Dans la plupart des cas on utilise la régulation sur la température. La régulation sur l irradiance est utilisée notamment dans le montage CESCI où il n y a pas de température unique de ballon. Deux options sont possibles : Rendement optique certifié. Statut du rendement optique Certifié Rendement par défaut ; dans ce cas il vous sera demandé de préciser la nature des capteurs (plan non vitré, plan vitré ou tubulaire sous vide) pour leur affecter les coefficients par défaut. Date 0 2 / 1 0 /2013 V ersion 1. 2 Page 6
Rendement optique 80% Ces données figurent dans les avis techniques du CSTB ou les avis Solar Keymark. Coefficient pertes du premier ordre Coefficient pertes du second ordre Pertes boucle solaire vers l extérieur Pertes boucle solaire vers l intérieur Présence d un échangeur 3.94 W/m 2.K 0.01 W/m 2.K 2 1.0 W/K 1.0 W/K Sans Facteur d angle d incidence 92% Les données par défaut sont très pénalisantes. Rendement optique : 0.6. Pertes du premier ordre : 20 W/(m².K) pour les capteurs non vitrés, 6 W/(m2.K) pour les capteurs vitrés et 3 W/(m 2.K) pour les capteurs sous vide. Pertes de pertes du second ordre : 0 W/(m 2.K 2 ). Coefficient de pertes des tuyauteries en contact avec la température extérieure. Il s exprime en W/K, il faut donc pour l obtenir multiplier le coefficient U de pertes de la tuyauterie par la longueur de tuyauterie concernée. Coefficient de pertes des tuyauteries en contact avec la température intérieure. Il faut donc pour l obtenir multiplier le coefficient U de pertes de la tuyauterie par la longueur de tuyauterie concernée. Il s agit ici de spécifier si le ballon de stockage est équipé d un échangeur externe «avec échangeur» ou d un échangeur interne «sans échangeur». Le facteur d angle (IAM=Incident Angle Modifier) décrit l influence de l incidence solaire sur le rendement. Ce coefficient n est pas présent sur les avis techniques du CSTB. Il figure par contre sur les avis Solar Keymark. Puissance de la pompe 50 W Il s agit de la puissance de la pompe de la boucle solaire. Date 0 2 / 1 0 /2013 V ersion 1. 2 Page 7
4. Le ballon de stockage 4.1. Déclaration d un composant «ballon de stockage / ballon solaire» Données d entrée Type de composant Fraction de l appoint Exemple Ballon de stockage/ballon solaire 0.4 Commentaires La valeur a utilisé est donné dans la fiche d application RT2012 : «Précisions sur la signification du paramètre F aux relatif aux ballons d eau chaude en RT2012». Cette fiche est disponible sur le site RT Bâtiment. 1 1 http://www.rt-batiment.fr/fileadmin/documents/rt2012/fiches_applications/20121206_parametre_faux_rt2012.pdf Date 0 2 / 1 0 /2013 V ersion 1. 2 Page 8
4.2. Description d un ballon dans le catalogue des générateurs Données d entrée Exemple Commentaires Type de ballon solaire Stockage cesi/cesc Le choix est évident La valeur des pertes peut-être : Certifiée. Justifiée, dans ce cas la valeur prise pour le calcul Type de pertes thermiques Valeur certifiée est la valeur donnée augmentée de 10 %. Par défaut ; dans ce cas la valeur prise pour le calcul est déterminée d après la norme NF EN 0.5 12977-3. Pour un ballon solaire U= 0.16 V tot, soit pour un ballon de 300 l, 2.77 W/K. Pertes thermiques ballon 2,0 W/K C est la valeur indiquée par Viessmann pour un ballon Vitocell de 300 l (Cr=0,16 Wh/(l.K.jour)). Lorsque le constructeur donne la valeur de Cr (constante de refroidissement du ballon) : U=Cr*V/24. Temp. max. ballon 95 C Gestion du thermostat ballon Base : hystérésis ballon 2 C Base : hauteur de l échangeur 20 % N zone régulation 2 Chauffage permanent Cette variable n est pas utilisée dans le calcul, dans le cas d un ballon solaire. Cette variable n est pas utilisée dans le calcul, dans le cas d un ballon solaire. Lorsqu un ballon est alimenté par une boucle solaire, la pompe de charge de la boucle démarre conventionnellement lorsque la différence e température entre la sortie des capteurs et la sortie de l échangeur, ou le bas du ballon lorsqu il n y a pas d échangeurs, est supérieure à 3 K. C est le rapport entre la hauteur de l échangeur de base et la hauteur totale du ballon Le numéro se réfère au modèle du ballon de stockage Th- BCE ; c est un nombre compris entre 1 et 4. Date 0 2 / 1 0 /2013 V ersion 1. 2 Page 9