Chauffage solaire d'une piscine

[inviteea7ee30f]

Bonjour à tous je suis étudiant en licence professionnelle énergie renouvelable, et j'ai un projet qui consiste à faire le dimensionnement complet du chauffage solaire d'une piscine extérieur

Les données sont:

dimension de la piscine 10m x 5m x 1.6m
localisation: Belfort

On considère le temps d'utilisation du capteur solaire afin qu il permette une baignade de mai a septembre

Je vais vous exposer ma démarche, je ne suis pas sur du tout qu’elle soit correcte:

1- relevé des températures sur les 10 dernières années sur les 5 mois correspondants pour plus de précision, on obtient ainsi une température moyenne mensuelle

2- reléve du flux radiatif mensuel


3- rendement du capteur n=0.7

4- calcul de la température de l'eau espérée a partir de la formule suivante P = m C (T piscine - T ext )

Cette démarche vous parait elle correcte?
merci d'avance

[invite402f471e]

Bonjour,
Je ne suis pas spécialiste des piscines (et j'irai presque jusqu'à penser qu'une bonne piscine est une piscine... vide, ce que l'on ne pourra guère me reprocher sur un forum dédié au bioclimatisme isolation chauffage (des piscines ?...)), mais si vous évaluez les gains il faut évaluer les pertes : par les parois de la piscine, par échange avec l'air selon le vent, la température, par évaporation selon les mêmes choses et l'humidité de l'air, les pertes de distribution, de régulation du système de chauffage...

[inviteea7ee30f]

Bonjour,
on considère que les pertes par les parois sont négligeables on se préoccupe seulement des pertes entre l 'eau et l'air, c'est cette surface qui nous sert au dimensionnement de la surface de capteur solaires à installer ( 50% de la surface de la piscine à Belfort )
En fait ces pertes sont incluses donc dans le dimensionnement de la surface de capteur dans notre cas 25m²

[invite402f471e]

Alors vous dimensionnez "forfaitairement" selon la surface de la piscine ? Où vous cherchez à calculer le dimensionnement l'installation ?
Petites remarques : le rendement (votre point 3) varie selon la température de la piscine (et la température extérieure) il me semble, comme celui des capteurs solaires thermique selon les températures du stockage et extérieure, mlais peut-être qu'on peut considérer qu'il s'agit d'un rendement moyen sur la période. Où mène la formule de votre point 4 ? Avec les unité SI on a des kg*(J/kg.K)*K ou encore des J, pas des W.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteea7ee30f]

Pour la formule tout à fait il faut remplacer la masse par un débit massique également, débit massique qui est en théorie celui fournit par la pompe de la piscine j'ai pris l hypothèse d un chauffage direct sans échangeur, donc avec uniquement de l'eau qui circule dans le capteur
Pour le dimensionnement oui il est forfaitaire, je m'intéresse à la température de l'eau que l'on peut obtenir avec une surface de panneau solaire déterminée par des méthodes forfaitaires
Le rendement que j'ai indiqué est celui que j'ai pu trouver pour des capteurs non vitrés
En fait je privilégie la démarche aux chiffres

[inviteb943ab38]

Bonjour,

Les piscines individuelles c'est comme les maisons... avant de les chauffer il faut penser à les isoler...

Cas perso sur un bassin plus petit 8.5 * 4.5 :

avant baignade de mi juin à fin aout avec couverture solaire à bulle : entre 20 et 28°C durant de nombreuses années
installation d'un abri de piscine couvert de 1m de haut environ : on atteint les 20 dès le mois de mai et jusqu'à mi oct facilement... l'été on doit la laisser ventiller la journée quand elle dépasse les 32 °C (ce qui est fréquent, juillet aout on descend rarement sous les 30°C

Effet kiss cool : nettoyage du bassin divisé par 5, moins de produit d'entretien, beaucoup moins d’évaporation
Inconvénient... la saison étant plus longue, l'hivernage se fait très tardivement (il faut attendre que l'eau tombe sous 12°C) et le rallumage plus tôt... températures plus (trop) élevée == usure prématurée du liner

D'un autre coté, une piscine un poil plus longue et large dans la même région, avec 20m² de panneau à pas cher (sans vitrage) pour les piscines (moins cher que l'abri)...un circulateur qui se met en route quand l'eau des panneau est > à la piscine) on peut compter sur les doigts de la main le nombre de fois ou l'eau a atteint les 28°C... par contre bonjour la facture d'eau (froide) pour compenser l'évaporation

Moralité ? Si je devais concevoir un système de chauffage solaire pour un bassin, je le ferais en 2 passes :
1 - Mise sous abri = effet de serre + limitation de l'évaporation de l'eau = économie d'eau et de chauffage
2 - mutualiser une éventuelle installation solaire un poil surtaillée pour l'Eau Chaude Sanitaire (lorsque les panneaux couvrent plus que les besoins en ECS à la belle saison, on "décharge" dans la piscine)

Ps : pour la petite histoire la seconde piscine va s'offrir un abri l'année prochaine

[inviteea7ee30f]

Bonjour,
Merci lustiot pour ces infos, c'est vrai que je n'y avais pas pensé au phénomène d'évaporation, je mettrais dans mon rapport que l'utilisation d'un abri peut s'avérer intéressante pour des questions économiques.
Pour l'ECS ça serait plus dur à réaliser, où alors par l’intermédiaire d'un échangeur pas avec ce principe:

[inviteea7ee30f]

De plus j'ai une autre question, concernant la chauffe de la piscine et présence d'un capteur solaire on a donc deux sources de chaleur:
- le flux indirect (capteur solaire avec son rendement)
- le flux direct, flux radiatif sur la surface de la piscine, concernant ce flux radiatif on doit donc prendre en compte seulement un certain pourcentage vu que ce qu'il nous intéresse est le flux absorbé par l'eau et non le flux réfléchi ou rayonné?
Je pensais prendre autour des 30% du flux perçu absorbé ( flux absorbé par la Terre à plus grande échelle) est ce correct?
merci d avance

[wizz]

si je comprends bien, le rectangle bleu, c'est la piscine

alors:
-est ce que le pompage se fait en direct (eau de la piscine -> panneau solaire -> retour dans la piscine)?
-à quelle hauteur se trouve le panneau solaire par rapport à la piscine?

[inviteea7ee30f]

si je comprends bien, le rectangle bleu, c'est la piscine

alors:
-est ce que le pompage se fait en direct (eau de la piscine -> panneau solaire -> retour dans la piscine)?
-à quelle hauteur se trouve le panneau solaire par rapport à la piscine?

- Oui pompage en direct basé sur la pompe d'origine de la piscine
- Panneaux posés sur le sol, je vais faire un cas où la pose est horizontale, et un autre cas où l'inclinaison est de 25 °, ca devrait faire apparaitre une variation de la température de l'eau de la piscine

[inviteea7ee30f]

J'ai commencé quelques calcules pour vérifier les ordres de grandeur et je trouve une augmentation de 0.16°C de la température de l'eau par jour au mois de mai grâce au capteur de 25m² alimentation la piscine de 80 m^3, ce qui me parait dérisoire!

Sachant que je branche mon système de chauffage solaire sur la pompe de la piscine ayant un débit massique Qm de 5kg/s la variation de température se calcule bien de la façon suivante non? :
delta T = Φjournalier/ (Qm * Cp)
avec Cp = 4.18 kj/kg*K et Φ en kW

En appliquant un rendement de 70% a mon capteur je trouve un Φjournalier de 3.416 kW produit par mon capteur

Pourquoi trouve t-on un delta T si faible? savez vous où se trouve l'erreur dans le raisonnement?
merci d'avance

[inviteb943ab38]

- le flux direct, flux radiatif sur la surface de la piscine, concernant ce flux radiatif on doit donc prendre en compte seulement un certain pourcentage vu que ce qu'il nous intéresse est le flux absorbé par l'eau et non le flux réfléchi ou rayonné?
Je pensais prendre autour des 30% du flux perçu absorbé ( flux absorbé par la Terre à plus grande échelle) est ce correct?

Cela va dépendre d'autres paramètres, si l'eau est recouverte d'une bâche "bulle" ou pas... si la piscine est exposée au vent ou pas...
les 30% sont sur l'ensemble de la journée ou sur la plage la plus favorable (quand le soleil est haut)... en fonction de la latitude de la piscine et du mois observé la plage horaire de "captation" sera plus ou moins importante...

Tu fais une étude pour une utilisation dans quelle région ? sur quel mois envisagés ?

[yves35]

bonsoir,

a propos du joli dessin du post 7: n'y a t'il pas un problème avec le chlore de l'eau de la piscine et le cuivre du tuyau du capteur?

yves

[inviteea7ee30f]

bonsoir,

a propos du joli dessin du post 7: n'y a t'il pas un problème avec le chlore de l'eau de la piscine et le cuivre du tuyau du capteur?

yves

Bonjour les tuyaux ne sont pas en cuivres ce serait plus des panneaux en polypropylène, pour ça qu'on peut envisager une circulation du fluide direct aspiration/ refoulement

[inviteb943ab38]

Tu fais une étude pour une utilisation dans quelle région ? sur quel mois envisagés ?

Auto réponse : CF post # 1

[inviteea7ee30f]

Cela va dépendre d'autres paramètres, si l'eau est recouverte d'une bâche "bulle" ou pas... si la piscine est exposée au vent ou pas...
les 30% sont sur l'ensemble de la journée ou sur la plage la plus favorable (quand le soleil est haut)... en fonction de la latitude de la piscine et du mois observé la plage horaire de "captation" sera plus ou moins importante...

Tu fais une étude pour une utilisation dans quelle région ? sur quel mois envisagés ?

Je pensais juste dire que la nuit on pouvait utiliser une bache à bulle pour éviter trop de pertes de chaleur mais sans aucun chiffrage juste en faire une remarque

[inviteb943ab38]

Je pensais juste dire que la nuit on pouvait utiliser une bache à bulle pour éviter trop de pertes de chaleur mais sans aucun chiffrage juste en faire une remarque

Je te donne un retour d'XP perso pifométrique sur deux piscines du même gabarit à une latitude identique à Belfort

Sans bâche de protection sous nos latitudes, on perd la nuit ce que l'on a gagné la journée, difficile d'avoir plus de 20 °C dans un bassin sans protection en dehors de mi juillet mi aout. A moins de recouvrir un toit complet, tu ne chaufferas jamais 75m cube d'eau qui restent à l'air libre.

Avec bâche de protection à bulle (qui reste sur le bassin dès qu'on ne se baigne pas), on perd la nuit la moitié de ce qu'on a gagné environ, on arrive à monter à 25 - 28 °C l'été. mais ca redescends d'1°C de plus dès que les nuits sont un peu "fraiches" (c'est évidement proportionnel au delta entre la t° du bassin et de l'air ext) mais en gros tu peux avoir une eau à 25°C une semaine et après une semaine de "mauvais temps" te retrouver avec un bassin à 20°C

Avec 20m² de panneau solaire "cheap" pour chauffage piscine, sans bâches de protection thermique... on monte moins qu'avec la bâche seule surtout si la piscine est exposée aux vents

En bref... c'est comme pour une maison, essayer de dimensionner un chauffage d'une passoire thermique c'est pas la peine... il faut commencer à limiter les déperditions avant de sortir l’artillerie lourde (les panneaux solaires). Et comme pour les maisons quand tu auras tenu compte d'un minimum d'isolation, tu vas diviser les besoins par 3 ou 5... Sinon c'est sortir le bazooka pour tuer une mouche

mettre une bache ou un dome sur une piscine c'est comme mettre un couvercle sur une casserole d'eau...

[invitefff4cb65]

mettre une bache ou un dome sur une piscine c'est comme mettre un couvercle sur une casserole d'eau...

Dans ce cas, c'est efficace.

[inviteb943ab38]

Bonjour,
Merci lustiot pour ces infos, c'est vrai que je n'y avais pas pensé au phénomène d'évaporation, je mettrais dans mon rapport que l'utilisation d'un abri peut s'avérer intéressante pour des questions économiques.

L'abri ne joue pas un rôle que dans l'évaporation, c'est un capteur solaire également... qui a l'avantage de capter le flux solaire quasiment toute la journée si forme de dome.
Il permet de chauffer l'air sous l'abri par effet de serre et donc par conséquent d'inverser l'échange thermique entre l'eau et l'air

Pour l'ECS ça serait plus dur à réaliser, où alors par l’intermédiaire d'un échangeur pas avec ce principe:

Oui si on ne réfléchit que pour la problématique du chauffage de la piscine avec des panneaux à bas cout, par contre dans une réflexion globale de diminution de consommation d’énergie ca ne coute pas grand chose d'utiliser la piscine comme boucle de décharge de l'ECS avec 6m² de panneaux par ex...

[invitefff4cb65]

Moralité ? Si je devais concevoir un système de chauffage solaire pour un bassin, je le ferais en 2 passes :
1 - Mise sous abri = effet de serre + limitation de l'évaporation de l'eau = économie d'eau et de chauffage
2 - mutualiser une éventuelle installation solaire un poil surtaillée pour l'Eau Chaude Sanitaire (lorsque les panneaux couvrent plus que les besoins en ECS à la belle saison, on "décharge" dans la piscine)

Bonjour.

Je suis toujours en réflexion sur ce système. Le problème est que les panneaux couvrent plus les besoins en ECS en été, donc quand la piscine n'a pas besoin d'être chauffée...

[invite73cde8c9]

Galuz,

pour pallier au problème il faut une forte inclinaison des capteurs (probablement entre 45° et 60°, à optimiser par calcul).

[invitefff4cb65]

Je ne suis pas sûr d'avoir le droit de les incliner autant. Il y aurait un problème de vent (le toit sera à 30° environ). Mas je verrai ça avec le (futur) thermicien.

[inviteb943ab38]

Bonjour.

Je suis toujours en réflexion sur ce système. Le problème est que les panneaux couvrent plus les besoins en ECS en été, donc quand la piscine n'a pas besoin d'être chauffée...

Euh... pas besoin faut le dire vite... et dans les conditions les plus favorables tu auras un gain de qq dizièmes de degrés...

Imagine, Le ballon ECS est "plein", on arrive à réchauffer l'équivalent de 600 L en plus avec le reste de la journée à 60 °C (rêvons un peu).... dans une piscine de 75 Metres Cubes à 30°C ça nous fait gagner combien de degrés ?

J'inverserais même la question : de combien de m² de panneaux plein SUD à 30° avons nous besoin pour faire gagner 1°C à 75 tonnes d'eau !?

[invitefff4cb65]

Euh... pas besoin faut le dire vite... et dans les conditions les plus favorables tu auras un gain de qq dizièmes de degrés...

Imagine, Le ballon ECS est "plein", on arrive à réchauffer l'équivalent de 600 L en plus avec le reste de la journée à 60 °C (rêvons un peu).... dans une piscine de 75 Metres Cubes à 30°C ça nous fait gagner combien de degrés ?

J'inverserais même la question : de combien de m² de panneaux plein SUD à 30° avons nous besoin pour faire gagner 1°C à 75 tonnes d'eau !?

Etes-vous en train dire qu'on ne peut chauffer l'eau "solairement"?

[inviteb943ab38]

Etes-vous en train dire qu'on ne peut chauffer l'eau "solairement"?

Si bien sûr que l'on peut le faire mais il faut dimensionner le capteur en fonction du volume à chauffer et des pertes (donc de l'isolation du stockage)...

Si pas d'isolation, les pertes sur la journée réduiront l'effort de chauffage pour le faire tendre vers 0, il ne faut pas oublier que les nuits de mai/juin septembre restent "fraiches"
l'an dernier 1ere quizaine de juin, nous avons eu entre 5 et 15°C la nuit... Je te laisse imaginer les pertes avec de l'eau à l'air libre sur 25m²
Fin juillet ce n'était pas mieux... entre 15 et 20°C
dès le mois d'octobre on repasse à des minis la nuit à 5°C... Même avec 25m² de panneaux solaires tu peux ranger les maillots de bain

En gros... les panneaux solaires (ou les autres système de chauffage à PAC) sur une piscine non isolée ça jouera plus sur le moral de la personne qui se baigne que sur la courbe de température du bassin... seul avantage, les frileux peuvent se coller à la "sortie" des panneaux pour avoir un peu d'eau chaude quand le soleil est là.
si petite bâche d'isolation alors là on doit pouvoir gagner quelques semaines de baignade mais il faudrait pouvoir le chiffrer précisément pour savoir si le jeu en vaut la chandelle... (c'est le but de l'exercice il me semble)

et comme Théo est étudiant en "énergie renouvelable" autant qu'il comprenne que la meilleure énergie est celle dont on a pas besoin...
renouvelable ou non ça ne change pas le problème... Le bon sens nous pousse à fermer d'abord la fenêtre en voiture quand on a froid au lieu d'installer un poêle à bois sur la banquette arrière pour rouler fenêtres ouvertes

[invite402f471e]

et comme Théo est étudiant en "énergie renouvelable" autant qu'il comprenne que la meilleure énergie est celle dont on a pas besoin...
renouvelable ou non ça ne change pas le problème... Le bon sens nous pousse à fermer d'abord la fenêtre en voiture quand on a froid au lieu d'installer un poêle à bois sur la banquette arrière pour rouler fenêtres ouvertes

Bonjour,
Nous y voilà...
Sobriété : Chauffer une piscine... A part pour un but thérapeutique, ou une installation fortement mutualisée (municipale ou autre qui valorise au moins en partie de l'énergie qui serait perdue autrement je ne vois qu'un gâchis de ressources...
Efficacité : Pour quoi faire déjà ?
Energie renouvelable : Inutile.

[invitefff4cb65]

Si bien sûr que l'on peut le faire mais il faut dimensionner le capteur en fonction du volume à chauffer et des pertes (donc de l'isolation du stockage)...

Si pas d'isolation.......

En gros... les panneaux solaires (ou les autres système de chauffage à PAC) sur une piscine non isolée.......

Qui a dit qu'il ne fallait pas isoler la piscine et ne pas mettre de bâche / abri? Il est EVIDENT que des panneaux ne seront efficaces qu'en accompagnement d'un abri, d'une couverture solaire, de parois isolées...

Bonjour,
Nous y voilà...
Sobriété : Chauffer une piscine... A part pour un but thérapeutique, ou une installation fortement mutualisée (municipale ou autre qui valorise au moins en partie de l'énergie qui serait perdue autrement je ne vois qu'un gâchis de ressources...
Efficacité : Pour quoi faire déjà ?
Energie renouvelable : Inutile.

A quoi sert de chauffer une piscine? A l'utiliser plus que deux mois par an...