Schéma général de l’installation de chauffage solaire
18 août 2005 at 7:24 | In 4- Chauffage solaire | Leave a CommentMur “Monville”
Le principe de chauffage proposé dans ce document repose sur la combinaison de cinq éléments :
1- des capteurs solaires pour l’eau chaude sanitaire et le chauffage de l’habitat
2- un générateur à bois d’appoint pour les périodes où le soleil ne suffit pas
3- un ballon d’eau chaude à échangeur couplé à ces deux sources de chaleur pour la production et le stockage de l’eau chaude sanitaire
4- des radiateurs de dissipation de la chaleur, ici des murs des chauffants à très forte masse pour stocker et redistribuer les apports solaires
5- un fonctionnement par thermosiphon, sans circulateur ni boitier électronique
6- éventuellement un grand ballon de 1000 litres d’eau pour stocker les apports solaires et les redistribuer dans les murs chauffants quand il n’y a plus de soleil.
mur-monville-25-10-07.pdf
mur-trombe-25-10-07.pdf
Cette combinaison constitue une innovation concurrente du “mur Trombe”.
Sans le soutien moral et financier d’Andrée, ce projet n’aurais pas vu le jour, c’est pourquoi nous avons baptisé ce système de chauffage solaire “mur Monville”, du nom de jeune fille d’Andrée.
Schéma de l’installation
installation-chauffage-isometrique-1-100-20-8-07.pdf
Légende du schéma d’installation
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1 |
chaudière |
insert bouilleur à bois puissance 14kw |
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vanne d’isolement chaudière |
sur entrée chaudière |
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3 |
clapet anti-retour sur chaudière |
sur entrée chaudière |
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4 |
point bas de vidange du circuit |
équipé d’un raccord permettant de fixer un tuyau |
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5 |
vanne de réglage mur chauffant |
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6 |
clapet anti-retour sur capteur |
sur entrée capteur solaire |
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7 |
vanne d’isolement capteur |
sur entrée capteur solaire |
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murs intérieurs chauffants |
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capteurs solaires |
8 panneaux largeur totale 2.0m x 4.00m |
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10 |
radiateurs |
peuvent être installés dans les pièces sans mur chauffant |
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ballon d’eau chaude sanitaire |
type massal 200 litres |
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vase d’expansion |
type à membrane 25 litres |
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point haut de remplissage du circuit |
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purgeur d’air automatique point haut |
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soupape de sécurité |
installée sur le vase d’expansion |
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manomètre |
vérifie l’étanchéité de l’installation, doit être placé à un endroit très visible |
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mise en pression du circuit |
disconnecteur sur circuit eau froide sanitaire |
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A |
Point commun de jonction des sorties hautes chaudes des générateurs |
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B |
Point commun de jonction des entrées basses froides des générateurs |
Les calculs de la puissance du générateur à bois, des capteurs solaires, des radiateurs et des murs chauffants, ainsi que les sections des canalisations en thermo circulation, dépendent des déperditions de chaleur à travers les parois de la maison et du taux de renouvellement de l’air.
Dans le cadre de ce document technique, il est impossible de donner des règles simples qui permettent à l’auto constructeur de faire les calculs de son installation.
Régles générales
18 août 2005 at 6:41 | In 4- Chauffage solaire | Leave a CommentRappel de règles pour réussir une maison à chauffage solaire et stockage par murs chauffants en thermo circulation
1- maximiser les apports solaires d’hiver
- orientation plein sud des capteurs avec minimum de masques entre le soleil et les capteurs pendant l’hiver
- capteurs verticaux
- utiliser des ouvertures larges au sud pour les apports solaires passifs
- en région méditerranéenne : 1m2 de capteur environ pour 6m2 de surface habitable
- utiliser les apports des ouvertures sud (maison solaire passive)
2- minimiser les apports solaires d’été
- placer les capteurs verticalement
- prévoir des avancées de toitures, pergola sur les façades sud et ouest
- placer des volets sur toutes les ouvertures
3- maximiser le stockage des apports solaires
- dalle épaisse dans les pièces qui reçoivent les apports passifs
- murs épais en matériaux à forte chaleur massique (énergie nécessaire pour augmenter de 1°C de température une masse de 1 kg)
- augmenter la température du cœur des murs de stockage
- éventuellement disposer, au centre de la maison, d’un mur chauffant très épais qui « alimente » les autres par thermo-circulation.
4- faciliter la thermo circulation
- installation en « parapluie »
- calcul et optimisation des sections de canalisation
- minimiser les longueurs de canalisations
- minimiser les pertes de charge (coudes à grand rayon, etc…)
- maximiser les hauteurs de circuit entre le point bas froid et le point haut chaud (la pression manométrique est proportionnelle à la hauteur des colonnes chaudes et froides, ainsi qu’à leur différence de température)
- les circuits des différents panneaux doivent être géométriquement équilibrés, c’est-à-dire de même longueur entre le point d’entrée et de sortie (système de Tichelman).
5- minimiser les déperditions
- plafonds ou combles isolés équivalent minimum: 20cm laine de verre + réflecteur
- murs isolés équivalent minimum : 15cm laine de verre
- minimiser les ouvertures en fonction des seuls besoins d’éclairement, les équiper de double vitrage et de volets isolants
- éliminer les « ponts » thermiques
- disposer de forts écrans végétaux ouest et nord (ou autres vents dominants)
- disposer de matériaux intérieurs muraux à haute température de surface (exemple bois) pour accepter des températures de l’air intérieur plus fraiches
- accepter des chambres plus froides (15 à 16°C) et utiliser des couettes de laine.
6- récupérer au maximum l’énergie
- récupérer la chaleur sur le conduit de fumée du générateur d’appoint (récupérateur à air chaud en thermo circulation)
- choisir un générateur d’appoint à haut rendement (type flamme inversée, ou à injection d’air chaud,..)
Générateurs de chaleur
18 août 2005 at 5:24 | In 4- Chauffage solaire | Leave a CommentTags: ballon d'eau chaude à échangeur, ballon massal, cuisinère à pot bouilleur, insert, insert de cheminée, poêle à bois
Dans une maison solaire, l’installation doit comporter au minimum un générateur à bois d’appoint:
- cuisinière à bois à pot bouilleur,
- insert, foyer autoconstruit ou poële à bois avec échangeur à eau chaude. Il est possible, pour une installation de faible puissance (11kW), d’utiliser un poêle à bois d’atelier vertical cylindrique que l’on aura cerclé d’un serpentin de cuivre recuit (diamètre 18mm pour permettre la thermo-circulation)
- poële-chaudière à granulés de bois.
On associe à ces générateurs un ballon d’eau chaude à échangeur (type massal) de 100 à 300 litres pour la production de l’eau chaude sanitaire. Ce ballon est relié aux générateurs de la même façon qu’un radiateur (en fait c’est un ballon qui dispose d’un petit radiateur à l’intérieur). Préférer un ballon nu que l’on isolera soigneusement avec de la laine de chanvre ou de bois.
Un capteur solaire vertical à eau chaude orienté plein sud est placé en parallèle avec le générateur à bois pour la production de l’eau chaude sanitaire quand le générateur à bois n’est pas en service (d’avril/ mai à octobre/novembre).
En augmentant la surface des capteurs, les apports solaires permettent également le chauffage de l’habitat en hiver. Par rapport à une installation d’eau chaude solaire seule, le surcoût est marginal, tout le reste de l’installation étant identique dès lors qu’on dispose d’un chauffage central.
Le générateur à bois et le capteur solaire fonctionnant en parallèle, il n’est jamais nécessaire d’intervenir sur leurs vannes d’arrêt respectives (sauf pour intervention d’entretien).
Il peut paraitre nécessaire de prévoir un 3éme générateur d’appoint pour prendre le relais dans les périodes où il n’y a pas assez de soleil pour chauffer l’eau sanitaire, et qu’il ne fait pas assez froid pour allumer le générateur. En région méditerranéenne cela peut arriver 2 à 3 fois par an seulement. On peut choisir un petit cumulus électrique, de faible capacité, un chauffe-eau instantané électrique ou à gaz.
Une autre alternative consiste à installer une chaudière murale à gaz de chauffage central peut être installée en parallèle avec les capteurs et le générateur à bois et être mise en service quand on ne peut plus s’occuper d’alimenter le générateur à bois. Si on décide de ne pas installer le générateur d’appoint en première tranche de travaux, il peut est intéressant de prévoir son emplacement et de réaliser les deux piquages sur les circuits bas et hauts, avec des bouchons en attente, pour pouvoir l’installer à moindre frais ultérieurement.
Photos de l’insert à échangeur d’eau chaude dans notre maison:
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vue extérieure |
vue intérieure du four |
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Gite équipé d’un poële à bois avec serpentin (poële d’atelier France-Turbo modifié):
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vue extérieure |
serpentin (détail) |
vue intérieure avec le |
Thermo circulation
18 août 2005 at 3:05 | In 4- Chauffage solaire | Leave a CommentPrincipe de la thermo circulation
L’eau chaude est plus légère que l’eau froide. La différence de poids entre la colonne montante (chaude) qui part du générateur et la colonne descendante qui passe par les dissipateurs de chaleur, créée une différence de pression équivalente à celle produite par une pompe (hauteur manométrique). Mais comme cette pression est beaucoup plus faible que celle fournie par une pompe, les canalisations doivent présenter le minimum de résistance à la circulation de l’eau (cette résistance est appelée perte de charges).
Ce principe a été utilisé depuis très longtemps, dans les premières installations de chauffage central à eau chaude qui ont précédées l’arrivée de l’électricité, et donc des pompes. Cela imposait des canalisations de très grosses sections. En effet, les canalisations étaient en acier avec une forte rugosité intérieure. Les maisons étaient très mal isolées et la puissance, donc le débit, à faire circuler vers les radiateurs était beaucoup plus importante que maintenant.
Avantages de la thermo circulation :
- pas de risque d’arrêt du circulateur en cas de panne du réseau, supprimant le risque de destruction par surchauffe du générateur à bois
- pas de pompe de circulation (circulateur), avec le risque de grippage pendant la période d’arrêt du chauffage
- pas de boîtier électronique commandant la mise en route du circulateur (la fiabilité des relais électriques dépasse rarement les 5 à 7 ans).
- installation moins conteuse
- très grande longévité sans usure ni panne
- pas de consommation électrique
- technique autonome, plus grande indépendance
Inconvénients :
- canalisations de plus gros diamètres un peu plus délicates à souder (là ou un tube de 18mm de diamètre suffirait on peut être amené à utiliser un tube de 32, voire 40 pour une installation de forte puissance)
- légère perte de rendement thermique de l’installation, car la température du générateur est un peu plus élevée, l’eau circulant plus lentement.
- entretien régulier des clapets anti-retour, qui en s’encrassant, peuvent bloquer la circulation. (depuis 5 ans nous n’avons pas encore eu à les entretenir)
Dans le cas d’une installation à plusieurs générateurs, pour permettre une bonne répartition des flux quelque soit le mode de fonctionnement, il faut que les points communs de jonction des sorties hautes des générateurs se rejoignent sur l’entrée chaude de l’échangeur du ballon (repère A sur le schéma).Même principe pour les entrées basses (repère B sur le schéma).
Détails d’exécution pour faciliter la thermo circulation
Le schéma le plus classique et le plus performant est dit “en parapluie”. Il comporte une colonne montante unique par générateur.Le schéma dit “en chandelle” est à exclure. Il est un peu plus économique en coût de canalisation, mais présente des inconvénients en terme de circulation et de purge des colonnes montantes.
Dans le schéma “en parapluie”, quand c’est possible, l’échangeur du ballon d’eau chaude sanitaire sera placé au point le plus haut de l’installation de façon à créer une force motrice additionnelle pour toutes les colonnes descendantes. Eviter de le placer sur une colonne comportant des radiateurs (en été les canalisations réchaufferaient l’habitat).
La canalisation principale d’alimentation s’étend horizontalement (à faible pente) dans les combles à partir de ce point haut. Sur cette canalisation principale sont “piquées” les colonnes descendantes particulières à chaque mur chauffant. La purge d’air se fait naturellement, pour chaque circuit, jusqu’au point haut où se trouve un purgeur automatique.
Canalisations
L’utilisation de canalisation en cuivre rend l’installation entièrement recyclable. Les canalisations et les raccords sont réutilisables quand les soudures sont réalisées à l’étain. Les tuyaux en polyéthylène haute densité sont issus de dérivés du pétrole, et leurs raccords beaucoup plus coûteux.
En thermo circulation il faut être très vigilant à minimiser les frottements de l’eau dans le circuit. Ils absorbent la force de circulation crée par la différence de température. Les courbes peuvent être réalisées avec des raccords à grand rayon, ou deux coudes 45°, ou mieux des coudes formés à la cintreuse.
Comme la pression de service du circuit ne dépasse pas 1,5bar, les soudures peuvent être brasées à l’étain si elles sont réalisées très soigneusement. On veillera à ce qu’aucune soudure ne soit inaccessible. Les soudures sur le circuit alimentaire eau chaude et froide seront réalisées à la soudure à l’étain sans plomb.
Pour la réalisation des panneaux solaires et des murs chauffants, les piquages des tubes verticaux diamètre 12 sur les collecteurs hauts et bas sont impérativement réalisés avec un outil à façonner les piquages et brasés à l’alliage de cuivre. Ces brasures fortes sont nécessaires pour tenir compte de la faible longueur d’emboîtement du tube dans le piquage, et tenir compte des dilatations et rétractions journalières dues aux grandes différences de température dans les capteurs.
Les canalisations hautes horizontales doivent avoir une pente maximum égale à leur diamètre.
Si on parvient à en trouver, il est préférable d’utiliser des tés dits « pied-de-biche » plutôt que des tés droits. Eviter les réductions brusques de diamètres Quand elles sont nécessaires, il vaut mieux mettre deux réductions en série.
Comme les ballons d’eau chaude et les générateur à bois sont en acier (ou en fonte pour certains générateurs), il est important de placer des raccords isolant électriquement les différentes portions du circuit. Cela évite la création d’un courant électrique qui augmente la corrosion des éléments à base de fer.
Clapets anti-retour
Pour éviter l’inversion de la thermo circulation pendant la nuit, il est nécessaire de prévoir un clapet anti-retour à battant (clapet horizontal) pour chaque générateur, placé en partie basse de l’installation. Utiliser de gros diamètre (26/34) pour éviter les pertes des charges.
Les clapets sont les seuls éléments de l’installation qui peuvent se gripper. Il est nécessaire de les placer à en endroit très accessible, entre deux vannes d’arrêt, afin de pouvoir isoler le générateur (dans le cas où il y a plusieurs générateurs), et pouvoir ouvrir et accéder au clapet sans avoir besoin de vidanger toute l’installation.
Si le ballon d’eau chaude n’est pas placé en point haut, pour éviter l’inversion de la thermo circulation du ballon vers les radiateurs ou murs chauffants, prévoir un clapet anti-retour sur l’échangeur du ballon.
Pour des raisons de facilité d’accès les clapets sont généralement placés en point bas. Pour éviter qu’ils soient bloqués par les dépôts de décantation, il faut prévoir un point commun de vidange avec un bouchon de gros diamètre le plus près possible des clapets.
Annexe : document extrait du livre « Chauffage et climatisation » S Belakhowsky, Technique & vulgarisation, 494 p, Paris 1974,.(ndl=note de lecture)
Chauffage par rayonnement
Dans tous les procédés de chauffage déjà étudiés, les trois modes de transmission de chaleur sont utilisés. Soit par exemple un radiateur à eau chaude : le rayonnement émis par sa surface élève la température de tout objet qui fait obstacle au rayonnement, c’est-à-dire, pratiquement, de tous les objets situé dans la pièce. D’autre part, la couche d’air qui avoisine l’appareil, plus chaud que le reste de l’atmosphère, monte vers le plafond et il s’établit un courant d’air chaud qui transporte la chaleur (et les poussières) par convection. Si enfin nous posons la main sur le radiateur, elle s’échauffe par conduction.
Dans le chauffage dit « par rayonnement », c’est-à-dire dans lequel ce mode de transmission l’emporte sur les deux autres, la surface chauffante sera très grande (l’intensité du flux émis est proportionnelle à la surface). Tout le plafond, ou tout le plancher, (ou certains murs, ndl) seront chauffés. Néanmoins, on ne peut empêcher un déplacement de l’air (plus chaud au voisinage de la surface chauffante) et par suite un transport de chaleur par convection.
On admet que les pourcentages de chaleur sont environ les suivants :
convection rayonnement
Plancher chauffant………… 50% 50%
Mur chauffant ……………….43% 57%
Plafond chauffant ………….. 30% 70%
Les systèmes par rayonnement donnent le même confort à 18°C qu’à 20°C avec le chauffage traditionnel à radiateur. (A température extérieure égale, on a 2°C de déperditions en moins, ce qui diminue la puissance utile de 10% pour une température extérieure de 0°C, ndl)
Les radiateurs sont remplacés par des serpentins de cuivre (ou de PET) enrobés dans les matériaux, donc parfaitement invisibles.
L’enrobage des tubes doit :
a) Etre bon conducteur. Il doit donc être compact puisque les lames d’air sont des isolants thermiques. Il faut éviter de revêtir un sol chauffant de bois, linoléum, plaques de matières plastiques, posés directement sur le ciment ; les tapis de laine sont à proscrire, puisqu’ils sont justement de bons isolants.
b) Mettre les conduits à l’abri de toute corrosion. Il faut que les tubes soient complètement enrobés de béton, afin d’être soustrait à toute attaque d’agents extérieurs. Le béton lui-même n’attaque pas le cuivre ni le fer (exemple du béton armé) à moins qu’il n’entre dans sa composition du sable marin (le danger provient du chlorure de sodium).
Le revêtement doit naturellement être neutre (il faut proscrire les produits magnésiens) et s’il s’agit d’un sol chauffant, il faut s’abstenir de lavages répétés à l’eau de Javel ou à l’acide.
La dalle supportera d’autant mieux les efforts de dilatation qu’elle sera plus épaisse. Le fer, qui arme le béton, améliore grandement sa conductibilité thermique et, par suite, la répartition des températures.
La circulation d’eau dans cette grande longueur de tuyau augmente considérablement les pertes de charge. L’adjonction d’une pompe est donc indispensable (pour les planchers et plafonds chauffants où les tubes ne peuvent pas être placés en verticalement en parallèle, ndl).
Les serpentins ne sont pas également répartis dans toute la surface chauffante. Ils seront plus nombreux, de plus gros diamètre, dans les endroits les plus froids (près des fenêtres, ou le long d’une paroi exposée au Nord ou à l’Est).
Cette distance mur-serpentin ne devra cependant pas être inférieure à 0,40 m, afin que la chaleur ne se dissipe pas à l’extérieur à travers le mur (Pour les planchers on doit être très vigilant aux ponts thermiques, ndt).
Murs chauffants
18 août 2005 at 2:05 | In 4- Chauffage solaire | Leave a CommentPrincipe des murs chauffants
Qu’il n’y ait qu’un seul générateur ou qu’il soit associé à un capteur solaire, il est intéressant d’utiliser la technique des murs chauffants à la place des radiateurs classiques.
En effet, leur masse thermique très élevée (plusieurs tonnes) permet de stocker l’énergie et d’éviter de faire fonctionner le générateur en continu. Il est préférable de faire fonctionner un foyer à bois à forte allure pendant quelques heures, plutôt que de le laisser fonctionner à bas régime en continu (économie de combustible et moindre pollution). C’est le principe des poêles lourds en briques des pays germaniques ou nordiques.
Il est indispensable d’associer des murs chauffants à des capteurs solaires pour chauffer une maison avec l’énergie solaire. Ils permettent de stocker suffisamment de chaleur en période hivernale ensoleillée de façon à ne pas avoir à utiliser le générateur à bois la nuit. Si la journée suivante est également ensoleillée, ils évitent d’avoir à rallumer le générateur à bois le matin suivant.
Ils permettent de chauffer deux pièces en même temps. Pour leur emplacement dans l’habitat, choisir de préférence un des murs de la salle d’eau, ainsi que des murs de chambres au nord. Dans une maison solaire on utilise toujours les apports thermiques des ouvertures plein sud (maison solaire passive).
Contrairement aux planchers chauffants, la température des murs chauffants peut être beaucoup plus élevée (comme un radiateur), ce qui permet de stocker beaucoup plus de chaleur pour la même masse de matériaux.En effet, les planchers chauffants doivent fonctionner à très basse température (en dessous de 25°) pour éviter l’inconfort au niveau des jambes. Ceci oblige à utiliser de grandes surfaces pour générer les apports thermiques correspondant aux déperditions de la maison. Etant horizontaux, avec des tuyaux de faible section, ils ne peuvent pas fonctionner en thermo circulation.
Les murs chauffants sont plus faciles et plus économiques à réaliser par l’autoconstructeur. Dans les anciens ouvrages techniques sur les parois chauffantes dans l’habitat, ils étaient considérés comme théoriquement préférables aux planchers chauffants au point de vue du rendement thermique. Ce sont surtout des considérations d’habitudes des artisans, des problèmes de coordination entre corps de métiers et des problèmes d’accès aux soudures qui ont abouti à ne pratiquement plus utiliser que les planchers chauffants.
Les murs chauffants sont particulièrement adaptés aux maisons à ossature bois car ils n’obligent pas à prévoir de très fortes sections de solives de plancher pour supporter leur poids.
Construction des murs chauffants.
Ils sont constitués d’un mur lourd parcouru par des tubes placés verticalement dans son plan médian. Les tubes sont de tubes en cuivre de 10/12mm espacés tout les 200mm, piqués sur un collecteur bas en cuivre de gros diamètre (mini 20/22mm). Ils sont donc plus chauds en partie haute qu’en partie basse. Ce n’est pas un inconvénient, car le rayonnement haut descendant est plus intéressant thermiquement que le rayonnement ascendant. Les meubles ne sont pas très gênants car ils font moins obstacle qu’au rayonnement en bas du mur.
Ces collecteurs doivent être accessibles, en partie basse et haute, pour permettre l’accès aux soudures. Le collecteur bas peut être accessible derrière la plinthe, ou être accessible par le sous/sol. Le collecteur haut doit être accessible à l’étage au dessus.
Les murs chauffants peuvent être réalisés avec des pierres, des briques pleines en terre cuite ou crue, ou du pisé. Le liant utilisé pour le mortier peut être du ciment, de la chaux hydraulique ou de la chaux aérienne, assez richement dosé pour diminuer sa résistance thermique. Le mortier sera bien tassé en évitant les vides pour améliorer la conductivité thermique du mur. Plus les pierres sont lourdes et froides (très conductrices de la chaleur), plus le mur pourra être épais, donc plus le stockage (l’inertie thermique) sera important à volume de maçonnerie égal.
Ces murs peuvent également être constitué d’un coffrage de deux panneaux de plaques de plâtre épaisses et armées (BA15mm). Les plaques sont fixées sur des membrures d’ossature verticales en bois. Elles sont vissées avec de nombreuses vis à placoplâtre de 35mm, pour résister à la poussée du remplissage de 2.50m de haut. Ce coffrage est ensuite remplit par le haut avec un mélange présentant une granulométrie étendue : sable très fin à enduire, de sable à maçonner, de gravier, et de cailloux.
L’épaisseur optimale des murs chauffants varie de 100mm à 300mm selon les calculs de l’installation.
On pourrait croire que plus les murs sont épais, mieux c’est. Il n’en est rien car un mur très épais va s’opposer au transfert de la chaleur du cœur du mur vers les parois. Par exemple, si la distance entre les tubes et la paroi est multipliée par deux, le flux de chaleur émis par la surface sera presque divisé par 2, pour une même température du cœur du mur. Pour obtenir le même flux thermique (la même puissance d’émission /m²), il faudrait doubler soit sa surface radiante, soit la différence de température entre l’air de la pièce et le liquide caloporteur à l’intérieur des tubes. Ceci n’est possible qu’avec un générateur à bois, la température de sortie des capteurs solaires en hiver n’étant généralement pas assez élevée.
Les calcul des surfaces et des épaisseurs des murs chauffants, ainsi que des sections d’alimentation doivent tenir compte de leur épaisseur et des matériaux utilisés, de la situation climatique de la maison, des déperditions thermiques des pièces qu’ils doivent chauffer, de leur puissance d’émission /m²et de la température du générateur ou des capteurs. Il n’est pas possible de fournir ici des modes de calcul de l’installation.
C’est à l’utilisateur de s’adapter à un type de mur donné, en fonction des conditions climatiques : présence ou non d’apports solaires, température extérieure. Pour faciliter cette adaptation, il est recommandé de calculer l’installation pour que tous les murs perdent leur chaleur en même temps, de façon à ne pas avoir à remettre en route le générateur à bois pour un seul mur alors que les autres sont encore assez chauds. Toutefois l’expérience prouve qu’un mur très épais peut restituer sa chaleur stockée aux autres murs par thermo circulation.
Dans une installation bien faite, il n’y a aucune vanne à manipuler pendant toute la saison de chauffe. Le solaire et le générateur prennent le relais l’un l’autre naturellement. Toutefois chaque mur chauffant doit disposer d’une vanne en partie basse de façon à bien équilibrer l’installation, ou le mettre hors service.
Protection de l’installation
Protection contre le gel
Quand l’installation comporte un capteur solaire, elle doit être remplie avec un liquide caloporteur anti-gel. Il est obligatoire d’utiliser un anti-gel alimentaire si l’installation comporte un ballon d’eau chaude sanitaire (pour éviter la contamination de l’eau du ballon en cas ou l’échangeur venait à se perforer). Même si l’installation ne comporte pas de capteur solaire, il est préférable de prévoir de l’antigel de façon à pouvoir laisser la maison sans chauffage par risque de grand froid (il ne faut pas oublier de vidanger l’installation d’eau froide et chaude sanitaire).
Protection contre les surchauffes
En thermo circulation, le risque de surchauffe crée par un générateur est très limité. Il existe plusieurs causes possibles :
- la mise en route du générateur en début de saison avec sa vanne d’isolement fermée,
- le “collage” du clapet anti-retour en position fermé (ça m’est arrivé deux fois),
- la vidange accidentelle du circuit à cause d’une fuite.
Sauf dans le cas d’utilisation d’un deuxième générateur pour prendre son relais, il n’est pas nécessaire de fermer sa vanne. La présence du clapet anti-retour empêche qu’il fonctionne comme un radiateur.
l est important de laisser bien visible sur le générateur une note indiquant la fermeture de sa vanne. Il est possible également de placer un blocage sur la porte du foyer. Enfin il faut placer le manomètre de surveillance de pression du circuit à un endroit très visible près du générateur.
Pour éviter tout risque d’explosion du circuit, il est obligatoire de placer une soupape de sécurité tarée à 3 bars sur le circuit. Mais au redémarrage du générateur à bois il faut être très vigilant car le circuit peut se vider par la soupape et le générateur finir par fonctionner sans eau ce qui peut amener sa détérioration.
En début de saison de chauffage d’hiver, on peut “décoller” le clapet anti-retour par une série de petits chocs et monter progressivement l’allure du générateur. Si le clapet est resté collé, on commence à entendre des bruits d’ébullition dans le pot bouilleur du générateur. On arrête d’alimenter le foyer pour intervenir sur le clapet. Les clapets sont l’inconvénient principal d’une installation en thermo circulation. C’est la raison pour laquelle il ne faut pas hésiter à placer une vanne supplémentaire pour pouvoir accéder au mécanisme du clapet sans purger toute l’installation, et les choisir de la meilleure qualité possible.
Le vase d’expansion
Les gros diamètres des canalisations impliquent un volume important de liquide caloporteur (60 à 80 litres pour une maison de 5 pièces).
Les variations de température vont entraîner une variation du volume du liquide caloporteur qui doit être absorbé, soit par un vase d’expansion à air libre, soit par un vase d’expansion fermé à membrane.
Le vase d’expansion à air libre doit être placé en général dans les combles (au point le plus haut) et risque de geler.
En plus, comme il est relié à l’air libre, il y a une évaporation continuelle qui demande un dispositif de mise à niveau constant, avec un trop plein relié à l’égout. Quand l’installation est remplie d’un liquide anti-gel, celui-ci s’évapore petit à petit et il est difficile de contrôler sa concentration.
Pour une installation mixte comportant des capteurs solaires et un générateur à bois, il est recommandé d’opter pour un vase d’expansion à membrane.
On choisira un vase d’expansion fermé d’un volume important, calculé en fonction du volume du circuit. Il sera équipé de la soupape de sécurité tarée à 3 bars et pourra être placé en dessous du ballon d’eau chaude sanitaire pour regrouper les liaisons des soupapes de sécurité à l’égout.
Remplissage et vidange du circuit
Comme il y a un grand volume de liquide de caloporteur avec anti-gel, il faut prévoir en partie haute un orifice de remplissage pour l’antigel avec un bouchon de diamètre minimum de 20/27 mm. Le remplissage en sera grandement facilité, surtout si l’accès à cet orifice permet de placer un entonnoir pour y verser un bidon de 20 litres (l’antigel alimentaire est généralement conditionné en bidon de 20 litres).
Il faut prévoir en point bas un dispositif de vidange constitué d’une vanne d’arrêt au diamètre 20/27 mâle permettant de fixer un tuyau pour récupérer tout le liquide de caloporteur dans un pont en contrebas.
Une vanne de remplissage du circuit piquée sur le circuit d’eau froide sanitaire permet de mettre le circuit en pression. Pour éviter de contaminer le réseau d’eau sanitaire avec le liquide du circuit, il est obligatoire de placer un dispositif anti-retour spécifique. Faire les essais avec la pression maxi disponible sur le réseau et laisser ensuite une pression de 1,5 bar environ dans le circuit.
Informations complémentaires
Essais de murs chauffants en briques de terre crue non stabilisée. Les tubes sont en polybutylène diamètre 13/16mm.
Informations tirées du site Héloterre
Notice de remplissage du circuit des capteurs solaires
17 août 2005 at 4:52 | In 3- Capteurs solaires thermiques | Leave a Comment
1- Liquide antigel alimentaire
1.1- Antigel rose installation solaire monopropyléne
Fournisseur :
Districhimie SA
Case postale 138
CH- 1026 Echandens Suisse
www.districhimie.ch districhimie@urbanet.ch
1.2- Antigel chauffage (Net Gel Sanit qualité alimentaire)
Description :
NET GEL SANIT est un antigel à base de Mono Propylène Glycol et d’inhibiteur de corrosion étudié pour les circuits de chauffage central avec ou sans production d’eau chaude sanitaire.
NET GEL SANIT répond aux exigences du ministère de la santé et bénéficie d’un agrément délivré le 24 Octobre 2000 (numéro de dossier 990123).
Propriétés physico-chimiques :
-Liquide couleur rouge.
-Densité 1,045.
-pH. 8;5 -9
-Non toxique
Application : suivant le tableau de protection
|
Concentration % |
Densité à 20°C |
Protection en °C |
|
50 |
1.033 |
-34 |
|
40 |
1.027 |
-22 |
|
30 |
1.020 |
-15 |
Déterminer la quantité de NET GEL SANIT à injecter :
- En évaluant la contenance de l’installation à protéger.
- En déterminant la température de protection (voir tableau).
Nettoyage de l’installation :
- Il est vivement conseillé de procéder à un nettoyage de l’installation.
- En présence de boues ou d’oxydes, procéder à un désembouage, désoxydation.
- Même sans présence de boues ou d’oxydes il est souhaitable de procéder à une vidange et un rinçage complet de l’installation avant d’introduire le produit NET GEL SANIT.
Introduction du NET GEL SANIT dans l’installation, 2 options :
1 -Procéder au remplissage en introduisant le NET GEL SANIT par le point le plus haut de l’installation en plusieurs fois afin de faciliter l’homogénéisation.
2 -Préparer le mélange eau / antigel dans un bac pour obtenir une l’homogénéisation parfaite et introduire dans, l’installation à l’aide d’une pompe d’injection par une vanne ou par un point de vidange.
Contrôle qualité du mélange antigel :
- Conseillé tous les 2 ans.
- Pouvoir antigel: mesure de la densité (voir tableau ci dessus).
- Pouvoir anticorrosion réserve alcaline (pH).
Recommandations :
Le bon dosage d’une solution antigel se situe à partir de 30% et plus pour avoir le bon équilibre en réserve inhibitrice et alcaline.
Précautions :
Pour les rejets voir la règlementation en vigueur
Réserves :
Produit a usage exclusivement professionnel.
Se reporter à la fiche de sécurité disponible sur simple demande.
Conseils de prudence :
S37: Porter des gants appropriés.
S60: Eliminer le produit et son récipient comme un déchet dangereux.
Conditionnement :
Bidons de 20 litres réf 3545 / bidons de 200 litres réf 3548.
Réserve à l’utilisateur :
Ce produit est réservé à un usage professionnel, se conformer aux instructions. Nous déclinons toute responsabilité si le produit n’est pas utilisé conformément aux prescriptions.
Fournisseur :
PROGALVA NET & 9
25 rue Saulx les Chartreux
91160 CHAMPLAN
TEL 01 69 34 46 50 – FAX 01 69 09 02 77
Email : progalvanetet9 @ wanadoo.fr
2- Mise en eau de l’installation
2.1- Cas ou le circuit est équipé de deux vannes en point bas
Ce système est préférable pour permettre :
- un rinçage efficace de l’installation
- éventuellement un dégazage et un remplissage du liquide antigel par pompe en point bas.
Schéma de détail de l’installation dispositif-de-vidange-4-9-07-0.pdf
Procédure de remplissage du liquide anti-gel par le point haut
1- fermer la vanne de clapet anti-retour de point bas entre les 2 vannes
2- ouvrir la vanne de vidange équipée d’un tuyau de sortie légèrement immergé dans un récipient
3- ouvrir la vanne de remplissage-nettoyage et envoyer l’eau sous pression du réseau
Par la vanne de vidange il sort de l’air puis ensuite un mélange d’eau et d’air. La présence de bulles dans le récipient de sortie indique que de l’air est encore présent dans la boucle.
4- fermer la vanne de remplissage-nettoyage quand il n’y a plus de bulles d’air (attendre au moins 10 minutes) et la vanne de vidange. Le rinçage est terminé.
5- par la vanne de remplissage en dessous du ballon, compléter le remplissage du circuit jusqu’à la pression de 1 bar.
6- placer un grand récipient sur le tuyau de vidange et ouvrir la vanne de vidange et la vanne de clapet anti-retour
7- mesurer le volume total d’eau du circuit
8- en région de plaine du Languedoc, calculer le volume d’antigel à introduire en comptant le tiers du volume total du circuit pour assurer une protection jusqu’à environ -18°C. (record de froid pour Montpellier, en janvier 1963, période 1951 à 1988). Consulter les données météo pour les autres situations. Na pas descendre en dessous de 30% pour profiter des propriétés inhibitrices de l’anti-gel, ne pas dépasser 50% pour éviter une trop grande viscosité du mélange.
Tenir compte que les capteurs sont protégés de l’air extérieur par un vitrage et une lame d’air. Si les capteurs sont intégrés dans les murs, ils bénéficient également de leur inertie qui diminue leur refroidissement.
9- par l’orifice de remplissage au point haut introduire le quart de ce volume d’antigel, et compléter avec un remplissage d’eau. Procéder de la même façon pour introduire les autres quarts d’antigel, afin de faciliter l’homogénéisation.
10- ouvrir les purgeurs d’air du circuit.
11- terminer en complétant le remplissage du circuit jusqu’à la pression de 1 bar environ.
12- laisser l’installation se dégazer quelques heures.
13- par la vanne de vidange basse, recueillir un échantillon de 5 à 10cl du mélange anti-gel/eau. Avec un densimètre (pèse-acide de batterie) mesurer la densité. Vérifier que la densité est au minimum de 1,023.
14- terminer en complétant le remplissage du circuit jusqu’à la pression de 1 bar environ.
2.2- Cas ou le circuit est équipé d’une seule vanne de vidange en point bas.
Schéma de détail de l’installation dispositif-de-vidange-4-9-07-2.pdf
1- remplir complètement le circuit par le point de remplissage sous le ballon
2- puis en le vidanger complètement par le point bas. Procéder de cette manière plusieurs fois.
Reprendre ensuite à partir de l’étape 6 la procédure précédente.
3- Contrôle de l’installation
Il est fortement recommandé de procéder tous les 2 ans à la mesure de la densité du liquide caloporteur, surtout si le circuit a reçu à plusieurs reprises des apports d’eau pour pallier à d’éventuelles petites pertes de pression.
Si la densité est trop faible :
1- vider le circuit de la quantité de liquide anti-gel à introduire
2- introduire l’antigel par le point haut
3- procéder aux étapes 9 à 13 puis 14
Vitrage des capteurs
16 août 2005 at 7:10 | In 3- Capteurs solaires thermiques | Leave a CommentChoix des vitres
Les capteurs ont un meilleur rendement si on utilise du verre blanc. La transparence optique du verre dépend beaucoup de son contenu en fer. Plus le contenu en fer est bas, meilleure est la transmission du rayonnement. Les couvertures de capteur en verre blanc atteignent des valeurs de transmission allant jusqu’à 0,95. Le verre normal (verre à vitre) se situe souvent nettement en dessous de 0,90.
Faites vos calculs personnalisés d’amortissement d’un vitrage en verre blanc avec notre tableur en ligne
Attention ! Si vous n’êtes pas familier des tableurs, consulter l’aide avant de cliquer sur ce lien.
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