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Chauffage Solaire Thermique ECS avec appoint Fioul

Publié le 26 juin 2009 par Engelleben

Par soucis de préservation des ressources d’énergie fossile, le recours à l’énergie solaire nous semble une évidence, énergie inépuisable mais aléatoire, il suffit de la stocker pour fournir le chauffage en hiver, c’est d’autant possible chez nous grâce à notre plancher chauffant basse température auquel nous associons un ballon tampon de 500l.

Existant

Chaudière

Notre chaudière fioul date de 2000, et n’est donc pas un miracle de technologie mais alimente un plancher chauffant. Donc on attendra qu’elle nous fasse ses 20 ans pour en changer.

Notre consommation de fioul annuelle v&arie de 1500 à 1700litres pour une maison de 80m2 au sol + chambres à l’étage.

L’erreur écologique est l’utilisation de fioul pour le chauffage (une chaudière consomme comme une voiture, un peu plus de 1500l à l’année, soit 30000kms avec notre Smart Forfour). Aujourd’hui nous espérons réduire d’1/3 la consommation soit 500l. Vu le prix du fioul en 2008 qui a frôlé 1€ à la livraison, à ce tarif, l’investissement dans un appoint solaire permet de réduire son amortissement à 10 ans (au lieu de 15/20ans). 5000€ c’est le coût de notre investissement (prime d’état de 50% déduite). Si nous n’avions voulu que l’eau chaude sanitaire la facture aurait été de 3500€, donc pour 1500€ de plus nous obtenons un apport pour le chauffage.

Basse température

Installé en 2000, notre plancher chauffant basse température est une bonne solution pour le confort (on marche facilement pieds nus dans la maison), pour l’espace dégagé aux murs (absence de radiateurs), et pour le rendement (il suffit de l’alimenter avec de l’eau à 25°C). Aujourd’hui son troisième intérêt devient la régulation de la température provenant de l’énergie solaire grâce à son inertie qui permet le stockage de la chaleur sur environ 48h.

Ballon tampon compartimenté

Le ballon tampon de marque DE DIETRICH qui sert de stockage contient 2 compartiments de chauffe. L’énergie récupérée du soleil chauffe l’un ou l’autre des compartiments en fonction de la température. Cette énergie sera restituée pour le sanitaire ou le chauffage suivant les besoins.

Du solaire, même dans le Perche

Dans le Perche les panneaux solaire font figure d’anecdote, l’ensoleillement est moins disponible que dans le Sud certes, mais il suffit de compenser par une augmentation de la surface des panneaux, nous installons donc 9m2 qui nous semble une bonne base de démarrage (il sera toujours possible d’en rajouter plus tard.

Effet de serre

raccordement panneaux solaires
Le principe des panneaux solaires thermiques est de capter les calories du rayonnement solaire et de les transmettre à un fluide calo porteur (qui possède une bonne conductivité thermique) qui sera chargé de les restituer dans le ballon tampon. Un panneau solaire est un simple serpentin de cuivre, soudé sur une plaque de cuivre, le tout peint en noir, et enfermé dans un compartiment étanche recouvert d’une plaque de verre. Le rayonnement solaire traverse la vitre et réchauffe l’air ambiant, et le cuivre, l’air ambiant ne pouvant s’échapper s’échauffe, la température à l’intérieur du caisson augmente, c’est l’effet de serre ; le fluide calo porteur circulant dans le tube de cuivre se réchauffe d’autant. Une sonde de température sur le panneau, une autre dans le ballon tampon, aidé par une pompe de circulation tel est le système. De conception donc très simple, sans entretien, on ne peut espérer plus fiable et efficace.

Choix de l’orientation

L’exposition au soleil est primordiale, et il faut également limiter l’impact visuel qui peut s’avérer disgracieux sur nos toitures en petites tuiles du Perche. Notre maison est orienté sud-Est, en hiver il sera facile de capter les premiers rayons du soleil mais le rendement sera moindre lors de l’exposition maximale (vers 13h), et en pleine toiture ils auront un impact visuel important. Nous choisissons plutôt de les installer sur un appentis perpendiculaire à la maison, orienté 15° sud-ouest, tout en ayant la possibilité de choisir sa pente (47°), l’impact visuel est également limité car masqué en partie par une haie.

Installation

Mise en place des panneaux

panneaux solaires installées en toiture dans le Perche
Fixation des panneaux en toiture, ici c’est l’idéal pour la pose, peu de hauteur, réglage à souhait de l’inclinaison, et les raccordements se font en s’adaptant aux panneaux. Les flexibles inox traversent le grenier en direction de la pièce technique. Les raccords sont effectués en cuivre pour limiter d’autant l’impact visuel, car en s’oxydant légèrement le cuivre s’approche de la couleur des tuiles.

Mise en place du ballon

500l c’est 0,9m de diamètre et 2,3m de haut pour ce ballon, une fois à sa place autant dire qu’il ne bougera plus, c’est aussi 650kgs sur moins d’1m2, le sol doit donc être bien stabilisé, il est donc posé sur une chape de béton de 8cm ferraillée. La chaudière a dû se faire petite, on l’a donc collée au mur, et il faut l’escalader pour passer derrière. Mon plombier a pris soin de remonter tous les accessoires au-dessus de la chaudière pour limiter les interventions derrière.

Principe

3 réseaux de circulation sont en place :

schema-solaire

- solaire : eau glycolée qui se réchauffe dans les panneaux et réchauffe les compartiments du ballon solaire (serpentins séparés), température maxi 180°C

- chauffage : eau non potable qui se subdivise en 2 circuits, vers les radiateurs (65°C) et vers le plancher chauffant (25°C)

- sanitaire : eau chaude potable, le ballon solaire (de 15 à 90°C) alimente le ballon de la chaudière (55°C), l’appoint nécessaire est fait par la chaudière. Par sécurité, à la sortie de la chaudière, si l’eau sanitaire excède 60°C, une vanne thermostatique injectera de l’eau froide.

Mise en route et réglages

Après l’interconnexion des tuyaux, le branchement des sondes (panneaux solaire, ballons), et après le remplissage du circuit solaire en fluide caloporteur (à l’aide d’une pompe), le système est alors opérationnel. Dé réglage il n’y aura que celui de réglage de la date sur le tableau de bord.

Est-ce que çà chauffe ?

Pour une température du panneau solaire à une dizaine de degré supérieur au ballon de stockage, la pompe de circulation se met en route (avec débit variable), pour réchauffer l’accumulateur. Les températures obtenus sur le panneau solaire ont approchées les 110°C, pour un ballon avoisinant les 90°C. La température maxi étant de 180°, à cette température se produit une décharge du liquide calo-porteur (dans un bac annexe) pour mettre en sécurité le panneau ; auquel cas cela se serait produit, il suffit de recharger la dose rejettée à l’aide de la pompe manuelle.

Fiabilité

Ô combien même, une panne de circuit solaire se produirait, cela n’empêchera nullement d’obtenir de l’eau chaude, car la chaudière est toujours présente pour faire les appoints d’énergie.

Pour aller plus loin

L’installation de l’eau chaude sur la machine à laver (avec un robinet thermostatique), la mise en place d’un circuit de chauffage annexe pour une piscine (mais nous n’en avons pas pour le moment).

Production

Le premier jour, quelle ne fut pas la surprise de voir de la chaleur produite alors même que l’on ne voyait pas les rayons du soleil.  Les 500l du ballon permettent de stocker un peu plus de 100KWh d’énergie, en plein mois de Juin il a fallu 7 jours pour les obtenir (alors que nous prenons 3 bains par jour).

Conclusion

Nos anciens n’avaient pas si froid, un carreau en moins à une fenêtre ne les génait pas, un interstice sous la porte d’entrée “suffisant” pour qu’un chat puisse s’y engouffrer, on n’ose pas parler du vent ou de la neige, la vie moderne nous fait oublier tout cela, avec une régulation de température au degré près, le confort de nos intérieurs n’a plus rien à voir avec le passé, mais s’avèrent gourmand en énergie. Isolation et optimisation de la production d’énergie, doivent être réalisées ensemble pour limiter notre impact sur l’environnement.


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