Chargement...

N°1 - Présentation - Chauffe eau solaire - niv 3

N°1 - Présentation - Chauffe eau solaire - niv 3

Les systèmes utilisés pour la production d'ECS dans l'habitat individuel sont appelés Chauffe-Eau Solaire Individuel ou CESI.

Les CESI sont composés de capteurs solaires thermiques et d’un ballon de stockage d’eau chaude.

On distingue :

  • Les systèmes de chauffe eau solaire par thermosiphon

thermosiphon


Dans le système par thermosiphon, le ballon de stockage est situé au-dessus des capteurs. L’eau « froide » contenue dans le ballon de stockage est plus lourde que l’eau chaude réchauffée dans le capteur.  Elle descend donc vers le capteur en poussant l’eau réchauffée sans qu’une pompe soit nécessaire à la circulation.


systeme


Le système est très performant mais ne concerne que les climats sans risque de gel et  concerne donc particulièrement les TOM-DOM. Cependant, lorsque l’eau sanitaire est « dure » (dépôts de tartre) et agressive, il y aura entartrage et corrosion du ou des capteurs, préjudiciable au bon fonctionnement du CESI.

Lorsqu’il y a risque de gel ou lorsque l’eau est « dure » (calcaire), le transfert de chaleur entre le stockage et le capteur s’effectue par l’intermédiaire d’un fluide caloporteur avec anti-gel et d’un échangeur dans le stockage.


caloporteur


La circulation du fluide caloporteur s’effectue naturellement par différence de densité entre le fluide chauffé par le soleil et le fluide plus froid stocké au point haut. Les tuyauteries entre le stockage et le capteur sont largement dimensionnées (vitesse de l’ordre de 0,1 [m/s]) pour limiter au maximum les pertes de charge.
On dit que la circulation est autorégulée : plus le ballon est froid par rapport au capteur, plus importante est la circulation et inversement.

En l’absence de soleil, un appoint, par exemple électrique, peut être réalisé dans le ballon de stockage.


Avantages des chauffe-eau solaires par thermosiphon:- Simplicité de fonctionnement
- Peu de matériel mis en œuvre (pas de pompe, de régulation…)
- Coût avantageux

Inconvénients des chauffe-eau solaires par thermosiphon:
    - Ballon soumis au risque de gel
    - Peu esthétique
    - Poids important à supporter pour la charpente


On distingue :

  • Les systèmes de chauffe eau solaire par circulation forcée :

La circulation du fluide caloporteur entre le stockage et le capteur est assurée par l’intermédiaire d’une pompe (circulateur).


pompe


Le système par circulation forcée comporte, des capteurs, un groupe de transfert, un ballon de stockage avec appoint intégré (ou non intégré).

Les capteurs peuvent être installés au-dessus du stockage.

La circulation est gérée en fonction de la comparaison des températures dans le capteur et dans le ballon solaire.

En l’absence de soleil, un appoint électrique ou à partir d’une chaudière électrique, peut être réalisé dans le ballon de stockage

La régulation s'effectue par l'analyse des températures du capteur et du ballon.

Les sondes sont judicieusement placées de telle sorte que :

  • Lorsque la température TC en sortie du capteur est suffisamment supérieure à celle du ballon, le circulateur se met en route.
  • Lorsque la température TB du ballon s’est suffisamment rapprochée de la température TC en sortie du capteur, le circulateur s’arrête.

De plus, pour protéger le ballon de stockage contre les surchauffes, la pompe est arrêtée si la température du ballon de stockage dépasse 90 [°C].


Avantages des chauffe-eau solaires par "circulation forcée":
    - Peu de risque de gel de l'eau dans le capteur
    - Pas de ballon de stockage lourd sur la toiture
    - Plus esthétique que les modèles thermosiphons

Inconvénients des chauffe-eau solaires par "circulation forcée":
    - Plus coûteux
    - Système de régulation nécessaire
    - Plus de matériel à entretenir

Question

Q1: Proposez une nomenclature des équipements numérotés ci-dessous :



1

Capteur

2

Départ capteur

3

Serpentin solaire du ballon de stockage

4

Retour capteur

5

Ballon de stockage

6

Arrivée d’eau de ville

7

Circulateur

8

Régulateur (comparateur)

9

Sonde de température départ du capteur solaire

10

Sonde de température ballon de stockage

11

Serpentin d’appoint chaudière

12

Chaudière