Capteur solaire à air - efficacité thermique

[Jypou]

Je ne cherche pas une aération permanente ni une vmc, d'ailleurs vu que je refait l'isolation au dessus de mes plafonds si j'avais voulu en placer une je l'aurais fait.

Je comprends qu'il n'y a pas de vmc actuellement et que celle-ci ne parait pas justifiée par rapport au confort:
-soit les parois sont suffisamment perméables pour laisser passer des courants d'air,
-soit vous dormez la fenêtre ouverte pour pouvoir respirer.
Dans les 2 cas la maison est énergivore (au delà du maximum réglementaire): il est financièrement préférable de réparer les anomalies de la maison (problème d’étanchéité à l'air) avant de vouloir mettre un capteur de 700euros qui donnera trop peu de résultat car la maison est trop fuyarde.
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[herakles]

S'il y a contrainte architecturale importante, ce n'est pas gagné pour la solution galets.

Pas tout à fait vrai:

- des TG enterrés et invisibles n'imposent pas de contrainte architecturale sur le projet, sauf si construction au-delà de R+1 , le désir d'avoir une cave , etc..auquel cas il faudra préférer la solution murs + planchers massifs intérieurs avec ITE+circulation d'air ..
toutefois , il y a la contrainte du sol qui peut s'opposer à leur mise en place comme des rochers , des infiltrations d'eau continues ...,

-la solution galets a pour mérite de respecter l'équilibre hydrique du sol ,été comme hiver - car les galets sont obligatoirement enveloppés dans une membrane étanche à l'air et à l'eau(sauf au fond du TG ) , or la solution japonaise , adaptée à nos climats , impose un plancher bois surélevé sur un dallage béton étanche pour pas que le sol se déssèche sous ce courant d'air chaud : ce système ressemble alors à un vide sanitaire surventilé . Un sol qui se déssèche trop peut provoquer un retrait du sol sous des fondations peu profondes .

-il peut y avoir de la condensation -dans le cas de la solution japonaise adaptée sous nos climats - sur la surface dudit plancher béton , ce dernier étant alors frais lors d'une séquence de ventilation par temps ensoleillé et humide (ca arrive en PACA , selon une étude du PassivHaus sur la climatologie en provence/PACA ) et il faudra évacuer cette condensation .

- Question de coût = dallage béton + vide ventilé + plancher autoportant = plus cher que simple dalle portée sur sol compacté avec TG enterrés .

Ceci dit ,je suis d'accord avec toi , une simulation thermique sérieuse par un bureau d'étude COMPETENT permettra effectivement de dégager la solution la plus adaptée entre diverses hypothèses : inertie propre à la maison , orientation de la maison et répartition des vitrages , positionnement des capteurs en toiture , climat et latitude , ensoleillement , mode de vie des occupants , etc etc..

peu de thermiciens sont formés au calcul très complexe du stockage intersaisonnier, tant il y a de facteurs entrant en jeu , interagissant entre eux tout au long de l'année ..

Edit : je pense à cette médiathèque récemment construite près d'Alès avec un plancher sur VS ventilé par un courant d'air chaud ou frais selon la saison, un jeu de chicanes et des gros galets (très gros comme la taille d 'une pastèque ) ..

[Jypou]

dallage béton + vide ventilé + plancher autoportant = plus cher que simple dalle portée sur sol compacté avec TG enterrés .

Dans ce cas, je m'incline pour la solution stockage en TG, en considérant le coût.

Un TG en surpression permet peut-être de réduire les infiltrations de radon, mais le ventilateur n'est pas toujours en fonctionnement. As tu déjà mesuré le taux de radon en sortie d'un TG?
A Valences, il a été trouvé du radon en quantité trop importante en sortie d'un puits canadien (euh oui, il était en dépression, mais "étanche") alimentant un immeuble de bureau, alors que le terrain n'en contient pas selon l'organisme compétent... donc mauvaise surprise.
Il y a toujours la possibilité de mettre un échangeur air/air si on veut éviter les émetteurs à eau.

[jeanlouis84]

Utilisé comme masse de stockage en partant du grand volume placé sous la maison , soit environ 200m3 , et associé à 15 ou 20M2 de capteurs , on arrive à stocker entre 4500 et 5500 kWh d'énergie solaire collectée en été , sur 3 à 3.5 mois et en récupérer les 2/3 .
les 2/3 se répartissent de 2 façons :
-par déphasage lent vers la dalle du RDC qui se maintient au dessus de 21~23°C sur environ 2.5 mois de mi-Octobre à fin Décembre , le temps qu'il faut pour que le soleil revienne au fur et à mesure que les jours s'allongent au printemps , de sorte que les capteurs à air prennent le relais
-Par préchauffage de l'air neuf d'Onctobre à Mars-Avril , l'air sort du stockage à plus de 20~22°C au début de l'hiver et à 17°C à la fin de l'hiver .

Encore une fois merci à Herakles pour son temps, ses expériences/idées intéressantes et beaucoup de résultats de mesures.

Croyez-bien que je ne cherche pas du tout à faire de la contradiction systématique, mais bien plutôt à comprendre...
Or je n'arrive pas à me persuader qu'on puisse récupérer autant de l'énergie stockée dans des TAG.

Je m'explique :
1) l énergie stockée n'a aucune raison de diffuser de façon préférentielle vers le haut : à mon humble avis, il en partira nécessairement autant vers le bas que vers le haut. Comme on ne récupérera rien de celle qui diffuse vers le bas, il est difficile d'imaginer récupérer plus de 50% de l'énergie stockée.
2) Pire encore, une partie de l'énergie stockée ( combien ?) va aussi diffuser horizontalement sur les côtés, en dehors du périmètre de la maison... Et là aussi on n'en récupérera rien...
A première vue, dépasser un rendement de récupération de 40% me semble donc assez illusoire.

J'ai lu les rapports que vous avez proposés sur des maisons réellement exécutées, mais je n'en ai pas trouvés qui accrédite l'idée d'une récupération supérieure à 50% - voire les 2/3 - de l'énergie stockée. Ai-je loupé quelque chose ?

NB : Je ne m'intéresse à la question des TAG que par curiosité technique, parce que dans mon cas concret, 1) la maison est déjà construite et 2) elle est sur vide sanitaire ce qui rend l'hypothèse TAG assez peu réaliste dans mon cas.

Bien cordialement,

Jean-Louis

[herakles]

Salut Jean-Louis ,

Tu poses de bonnes questions pleines de bon sens

Effectivement , le mode de fonctionnement est délicat à expliquer; je vais essayer de résumer:

1- la chaleur diffuse dans tous les sens , oui , y compris horizontalement (d'où la nécessité d'isoler verticalement sur 1m de profondeur minimum sinon recourir aux trottoirs isolants ..) et vers le bas , plus lentement , le gradient de température étant relativement stable et faible , entre les 22°C à 2m des TG et les 15°C du sol à plus de 3m
Un tiers de l'onde part vers le haut vers la dalle où elle est utilisée pour maintenir légèrement cette dernière à la bonne température , de sorte que l'ensemble des parois : sol et murs (réchauffés par les rares apports directs du soleil par les vitrages )

2-L'air neuf passe par le milieu du stockage , avec une T° de -5 à +10°C en hiver ,elle a donc la possibilité de récupérer le maximum de calories en refroidssant de l'intérieur ce volume de stockage et cela durant toute la saison de chauffage , la température décroissant de 28°C -fin de stockage d'été- à 15°C en Février-mars ,la masse de terre sous les TG étant encore stable entre 15~13°C

3-A la fin de l'Hiver, à partir de mi- Février , début Mars , le soleil revient en force pour recharger soit les murs , soit la dalle , soit les TG en cas de dépassement de la temparature de confort intérieure , jour après jour : le TG est alors en mesure de continuer à préchauffer l'air neuf nocturne froid : c'est à ce moment que le volet motorisé qui dirige l'air venant des capteurs ou de la véranda montre son importance , car sollicité plusieurs fois au cours de la journée .

4- par temps clair voilé , les capteurs (ou serre ) sont encore capables d'élever la T° de l'air neuf entrant d'une dizaine de °C supplémentaires , sans qu'on soit obligé de pomper sur les TG qui peuvent se recharger doucement avec la chaleur de la masse de terre encore disponible pour ensuite préchauffer l'air neuf la nuit après le coucher du soleil

A première vue, dépasser un rendement de récupération de 40% me semble donc assez illusoire

c'est une moyenne pour l'ensemble du système , qui tient compte aussi des apports solaires directs de la saison de chauffe et des apports différés de l'été et Automne (par les TG) , les capteurs fonctionnent pratiquement tous les jours , même en été (ECS ou piscine + recharge TG sur 3 à 4 mois suivant la profondeur des TG entre 2.00 et 2.50m )
D'année en année , la masse de terre sous les TG tend tout de même à se réchauffer de 0.5 à 1.5°C , sous condition qu'il n'y ait pas de nappe phréatique trop près (au moins à 6m..) , ce qui permet ( théoriquement ) de limiter légèrement les déperditions vers le bas ; il est vrai que je ne dispose pas de retour d'expérience sur des mesures avec sondes à 2~3 , voire 4m sous les TG...

Il est vrai que c'est un système qui travaille différement suivant l'heure, le jour , la saison ...et que cela accentue la difficulté des calculs sur les flux de chaleur changeant dans un sens ou un autre ..

Très peu de thermiciens , en dehors des ingénieurs et chercheurs scientifiques des Instituts de recherche (INSA , ENSEI ..) sont capables de faire ce type de calcul car le système de TG à l'échelle de la masion individuelle est trop atypique pour être subventionné par l'ADEME , en dehors des grands projets de stockage intersaisonnier à l'échele d'un quartier, par sondes géothermiques à 25 ou 50m de profondeur , rechargeables en été .

J'ai lu les rapports que vous avez proposés sur des maisons réellement exécutées, mais je n'en ai pas trouvés qui accrédite l'idée d'une récupération supérieure à 50% - voire les 2/3 - de l'énergie stockée. Ai-je loupé quelque chose ?

Non , car je ne les ai pas reproduits sur ce forum .je tâcherai de mettre ici des scans de l'étude pour la maison FTN ...

[herakles]

Comme promis , les scans de l'étude de mon ingénieur préféré de l' INSA de Toulouse (1982) , déjà formé aux questions d'isolation par l'extérieur et l'inertie des murs..ce qui n'était pas dans l'habitude des thermiciens ayant pignon sur rue ..

Je te fais grâce des 3 dernières pages avec tous les tableaux des déperditions , p1_INSA.jpgp5_INSA.jpgp2_INSA.jpgp3_INSA.jpgp4_INSA.jpgpièce par pièce , surfaciques et volumétriques, renouvellement d'air..truffées à mort de chiffres et de Watts

A l'époque , le client était pressé , d'où l'écriture manuelle au lieu de faire appel à une secrétaire (les PC personnels coûtaient l'appeau d'Ephèse ) au lieu d'un dossier sur papier glacé

Tu peux y noter l'énergie totale stockée (7500 KWh) , la serre fait 42m2 de surface vitrée dévéloppée avec toit à 45° orienté SUD . et l'énergie déstockée , environ 5000 (c'est pas moi qui le dis mais je lui ai fait confiance ..)
Puissance installée 6 KW pour les 200m2 habitables , R murs =3 , forte inertie , R=4 pour la toiture .

Il a fallu faire revenir l'entrepreneur à plusieurs reprises car il a cochonné l'étanchéité à l'air , pas dans ses habitudes en 1982... la jonction toiture -murs était déplorable .

Avec les niveaux actuels d'isolation , il parait possible de réduire le nombre de TG ( 5 à 6 au lieu de 8 pour 200m2 habitables ) et se contenter d'une vingtaine de m2 de capteurs à air ou d'une serre plus petite .
Hélas je n'ai plus mon ingénieur sous la main (parti en retraite ) pour refaire les calculs avec des purs R=4 et toiture R=6 et des DV autrement plus performants que ceux de 1982.

[Jypou]

Comme promis , les scans de l'étude de mon ingénieur

Le tableau page 5 fait apparaitre que l'énergie déstockée est de 5000kWh.
Il ne fait pas apparaitre d'énergie stockée sur 8 mois de l'année, pourtant il y en a, mais elle est inférieure au besoins. Pour cela elle n'apparait pas dans le bilan annuel.
Donc l'énergie stockée dans l'année est bien supérieure à 7500kWh, car même en hiver on stocke.
5000/7500=2/3 mais on ne peut pas déduire que seulement 1/3 de ce qui est stocké est perdu.

Merci pour ces scans, qui permettent de voir plus clair.
Avec les moyens d'aujourd'hui, on ferait ce calcul pour chacune des 24*365heures de l'année et non pas mois par mois, ce qui permettrait de faire un bilan stockage/déstockage pour chaque heure de l'année, puis de faire un cumul.
On pourrait en déduire les pertes en %

[herakles]

Attention Jypou, pas de conclusion hâtive :

Il ne fait pas apparaitre d'énergie stockée sur 8 mois de l'année, pourtant il y en a, mais elle est inférieure au besoins. Pour cela elle n'apparait pas dans le bilan annuel.
Donc l'énergie stockée dans l'année est bien supérieure à 7500kWh, car même en hiver on stocke.

Même en hiver , on stocke , mais dans les murs et les planchers :
Les autres mois , la serre sert à faire de l'ECS ( air chaud sur batterie d'échange air-eau ) ou à climatiser lors de la recharge des TG .

Ce qui n'apparaît pas dans le tableau ( ne concernant que la partie "stockage-déstockage") , ce sont les apports solaires servant directement à chauffer l'habitation en utilisant sa propre inertie comme masse de stockage N°2 de plus courte durée (1 à 2 semaines environ ) , donc plus facile à gérer que l'énorme masse principale de terre et de galets , utilisée ici comme "chauffage de base" et "préchauffage de l'air neuf " .

Cela entre Février et Avril-Mai , l'onde thermique finissant de passer au niveau de la dalle en même temps que le soleil revient et que les journées s'allongent, les capteurs à air collectent plus d'énergie .

Le stockage reste encore opérationnel pour préchauffer l'air neuf nocturne tant que la T° au niveau des galets se stabilise entre 17 et 15°C .( fin Hiver )

En associant les 2 types de stockage , on colle mieux aux besoins , que ce soit en demande de chaleur qu'en demande de fraîcheur sur toute l'année .

L'appoint électrique (pas cher en installation ) sert à couvrir les éventuelles périodes de froid extrême , sous les -8°C.. les calculs de 1982 donnent 6KW o=pour les 200m2 habitables ..
Cette puissance est à diviser par 2 pour les maisons actuelles .

Pour cette raison , il faut être prudent avec l'association d'une MOB hyperisolée "sans inertie" et du système TG , car c'est autrement plus lourd à gérer tout autant qu'un énorme poêle de masse .

[yves35]

bonsoir,


pierre Hollmuler universitaire Suisse qui fait parti de la joyeuse équipe de sebasol a fait des recherches sur le stockage -distribution de chaleur/fraicheur avec des systèmes voisins du puits canadien (ou provencal):
http://www.raee.org/docs/CONF_PUITS_...24janv2008.pdf
http://www.raee.org/docs/CONF_PUITS_...hollmuller.pdf
http://www.energie-cluster.ch/Histor...schieber_F.pdf
http://archive-ouverte.unige.ch/down...sbuv80/out.pdf
et en général:
http://www.unige.ch/energie/forel/en...ollmuller.html

question:

pourquoi,tout bien pesé,ce qui est préconisé et enseigné par sebasol tient plus du stockage hebdomadaire dans un accus de l'ordre de 2000litres alimenté par une surface de capteurs à eau tout bête d'environ 15à18 m²pour un pavillon moyen?????
il ont eu connaissance des 2 voies pourtant....(et aussi de bien d'autre , dont l'isolation )

c'est une question

yves

[herakles]

pourquoi,tout bien pesé,ce qui est préconisé et enseigné par sebasol tient plus du stockage hebdomadaire dans un accus de l'ordre de 2000litres alimenté par une surface de capteurs à eau tout bête d'environ 15à18 m²pour un pavillon moyen?????

Bonjour Yves ,

Réponse toute simple :
-Enormes possibilités de standardisation à l'échelle industrielle avec baisse espérée des coûts de fabrication si le concept s'étend .
-Facilité de transport et d'installation au même titre qu'une PAC ou une chaudière fuel..
-Présence sur le marché de nombreux éléments de restitution de la chaleur stockée : plancher chauffants, radiateurs ,canalisations , etc..
-Compétence des chauffagistes et des installateurs mais aussi maintien des habitudes alors que les normes passives devenant plus contraignantes , le chauffage central classique devrait dispataître à plus ou moins long terme ( cf discours de R. CADIERGUES, du Costic: Association des producteurs de Chauffage , Réfrigération et climatisation )
-Adaptabilité à tout projet de construction aussi bien en collectif qu'en individuel
-Possibilité de transformation , maintenance et réglages divers sur tous les élemants restant accessibles.
-Rassurant pour le prescripteur , le concepteur et les installateurs


Sans omettre bien sûr les inconvénients des systèmes à eau: fuites, corrosion , dégradation ou surchauffe des capteurs à eau mal installés , coût des cuves et du système de stockage/déstockage, coût d'une pièce pour installer une telle cuve de 2000l bien isolée par 20cm de PU .


Reste les problèmes du coût de la conception , de l'instalaltion et de la maintenance ..


Toutefois les systèmes utilisant l'air comme fluide ont existé avec leurs inconvénients (poussières , bruits ) mais ils reviennent sur le devant des marchés par leur simplicité et la possibilité de réunir deux postes : renouvellement d'air et chauffage , deux en un , avec les réseaux d'insufflation adaptés aux débits à assurer .

Le système TG, système à part , bien que rustique, intéressant thermiquement et financièrement (selon l'ADEME ) est trop atypique pour être subventionné et ne peut être aussi aisément reproductible que la version à eau+cuve de stockage pour durée hebdomadaire , à étudier au cas par cas , à l'échelle locale .

L'inconvénient majeur est aussi la difficulté de l'implanter facilement en fonction du sol qui varie d'une région à l'autre aux quatre coins de France, de la nappe phréatique , etc ....le désir d'une belle cave, les craintes devant un tel chantier .. autant de raisons pouvant amener à renoncer aux TG ..
Autre inconvénient : pas le droit à l'erreur lors de la mise en place sous la dalle de béton ..

Dans l'étude Suisse à propos des serres , Hollmmuller cite le COP de la serre à air expérimentée : 5.8 vs serre à eau COP=1.7 (mais possibilité d'améliorer avec aérothermes plus performants et une conception différente du réseau hydraulique et isolation de la cuve..)

Personnellement, je trouve la construction de la serre à air ( tuyaux enterrés ) plus simple que celle avec sa cuve enterrée et son réseau hydraulique+ aérothermes .

Après tout , je suis un peu romain dans l'âme , ce qui explique ma préférence pour les hypocaustes...

[Jypou]

Même en hiver , on stocke , mais dans les murs et les planchers

... ainsi que dans la terre et la roche. Ceci implique que la capacité de stockage peut être très importante sans que l'élévation de température des galets soit spectaculaire. Au bout de 3ans, le sous-sol peut être réchauffé jusqu'à 10m des TAG en profondeur et en vue aérienne (pour visualiser sur une coupe la migration de chaleur en 2D, utiliser le logiciel THERM)

Certains jours des mois Janv Févr Mars Avril Mai Oct Nov Déc, l'air venant de la serre est plus chaud que les galets. Donc on stocke certains jours.
Et la nuit l'air peut être plus froid que les galets. Donc on déstocke certaines nuits de ces mois là.
C'est cette énergie stockée qui n'apparait pas dans le bilan, il faudrait la prendre en compte pour calculer un %age de l'énergie récupérée.

Ce qui n'apparaît pas dans le tableau ( ne concernant que la partie "stockage-déstockage") , ce sont les apports solaires servant directement à chauffer l'habitation en utilisant sa propre inertie comme masse de stockage N°2 de plus courte durée (1 à 2 semaines environ ) , donc plus facile à gérer que l'énorme masse principale de terre et de galets , utilisée ici comme "chauffage de base" et "préchauffage de l'air neuf " .

Les apports solaires servant directement à chauffer l'habitation en utilisant sa propre inertie comme masse de stockage N°2 est pris en compte dans le calcul des besoins: mA/S>400 (ce qui veut dire que l'inertie est très élevée pour une maison).

[jeanlouis84]

Bonjour Herakles,

Je voudrais revenir sur l'appréciation quantitative de l'énergie restituée.
Concernant l'exemple que tu nous proposes, tu écris :


Tu peux y noter l'énergie totale stockée (7500 KWh) , la serre fait 42m2 de surface vitrée dévéloppée avec toit à 45° orienté SUD . et l'énergie déstockée , environ 5000 (c'est pas moi qui le dis mais je lui ai fait confiance ..)




Les sols sont par nature tous différents et il est sans doute difficile de déterminer leur capacité calorifique massique, mais si, à la grosse, on l'assimile à celle du béton ou du marbre, soit : 880 joules/kg.°K, soit 0,2444 wh/kg.°K (car 1 watt.heure = 3 600 joules) ou 0,2444 kwh/tonne.°K, en considérant que le sol restituant passe des environs de 30°C en fin d'été, aux environs de 20°C quand il ne restitue plus grand'chose d'utile - soit un Delta T de 10°C, pour qu'il restitue 5 000 kwh, il faudrait que le sol 'intéressé' pèse :
5 000 / 0,2444 /10, soit 2 045 tonnes, soit un volume 'intéressé' de 1 000 m3.
Personnellement, cela me paraît beaucoup trop gros pour être raisonnable => j'ai bien peur - même si je suis conscient des limites de mon estimation à cause de l'imprécision sur la capacité calorifique massique - que l'énergie restituée ne puisse être que très inférieure, probablement de l'ordre de la moitié

Que penses-tu de mon raisonnement ?

Bien cordialement,


Jean-Louis

[yves35]

bonsoir,

Les sols sont par nature tous différents et il est sans doute difficile de déterminer leur capacité calorifique massique, mais si, à la grosse, on l'assimile à celle du béton ou du marbre, soit : 880 joules/kg.°K, soit 0,2444 wh/kg.°K (car 1 watt.heure = 3 600 joules) ou 0,2444 kwh/tonne.°K, en considérant que le sol restituant passe des environs de 30°C en fin d'été, aux environs de 20°C quand il ne restitue plus grand'chose d'utile - soit un Delta T de 10°C, pour qu'il restitue 5 000 kwh, il faudrait que le sol 'intéressé' pèse :
5 000 / 0,2444 /10, soit 2 045 tonnes, soit un volume 'intéressé' de 1 000 m3.

je n'avais jamais fait ce calcul tout simple et édifiant. 2 remarques:
1-la quantité de chaleur a stocker peut etre réduite par une bonne isolation . Il y a la simulation de jérome pour une maison passive

http://maisons.eco3x.fr/images/phpp%...0chauffage.png
sur ce fil de discussion:
http://forum.apper-solaire.org/viewt...?p=96205#96205
la période de chauffage se réduit (pour un climat continental)à en gros 4 mois . Pour un total de 1400kwh(soit 250kg de pellets).Ce qui entraine si on suit les calculs au dessus de 1400/0.2444/10=573 tonnes. La maison fait environ 120m² au sol la profondeur intéressée serait de 573:2.2:120=2.17 mètres.C'est bien sur chimérique car la chaleur ne va pas attendre sagement et va fuir par les cotés et le fond .

2-ce qui me chagrine avec cette histoire de stockage inter saisonnier est que l'on fait un contresens avec l'énergie solaire. C'est une énergie de flux. Il est sensé et possible de stocker quelques jours , on sait faire . Vouloir singer les énergies de stock comme le fossile et le bois ,c'est contre nature . Cette remarque vaut pour l'éolien,le photovoltaïque.



yves

[Jypou]

Voici l'erreur de raisonnement:

... pour qu'il restitue 5 000 kwh, il faudrait que le sol 'intéressé' pèse :
5 000 / 0,2444 /10, soit 2 045 tonnes, soit un volume 'intéressé' de 1 000 m3.

Tu supposes que une fois le stock constitué, à la fin de l'été, celui -ci ce déstocke jusqu'à la date de re-stockage (hypothése1). Dans ce cas le volume "intéressé" est bien de 1000m3. Mais ceci ne correspond pas à la réalité.
En réalité, le stock se charge et se décharge plusieurs fois par an.
En supposant qu'il se charge et se décharge complétement 100 fois par an (hypothése2), on ne trouve plus qu'un volume "intéressé" de 10m3.
En réalité les charges/décharges ne sont pas complètes. Le volume "intéressé" (notion très théorique) est bien inférieur à 1000m3.

C'est le terme "stockage inter-saisonnier" qui est trompeur et entraine l'erreur de raisonnement: il ne s'agit pas de stocker une fois pour toute la période de chauffe, puisqu'on re-stocke plusieurs fois dans l'année.

[herakles]

Que penses-tu de mon raisonnement ?

je serais tenté de répondre comme Jypou ..c'est en effet une succession de flux et de reflux qui peut démonter ce paradoxe que tu soulèves , fondé sur une hypothèse de charge unique d'une masse de stockage au temps T0 =30 Septembre et de décharge au temps T1 =30 Avril .
Mais cette masse se comporte un peu comme une batterie de voiture , charge et décharge 365jours par an ..
Il y a bien une succession continue de charge/décharge dans le sol , avec déstockage par préchuaffage de l'air neuf + déstockage diffus par le sol avec une partie de l'onde thermique

la capacité thermique de 1m3 d'argile compacte variable avec le taux d'humidité est effectivement de : 0.60 à 0.75kWh/m3/°C (je m'exprime ici avec l'unité du bâtiment et non avec les unités scientifiques mais cela revient au même )

Pour 200m3 de terre autour de 6 à 8 tunnels de galets (servant d'échangeur dans un sens ou un autre ) , la capacité thermique théorqique est de 0.7*200*1K=140kWh/°C
Pour 10°C = 1400 kWh , il faudrait , suivant ton hypothèse , 5 fois plus , soit 1000m3 .

La réponse de Jypou apporte des éléments de réflexion pertinentes sur le comportement réel de la masse de stockage .

sur toute l'année , il y a introduction continue de chaleur dans ce stockage le jour , été comme hiver ,
et déstockage la nuit (via le renouvellement d'air ) et 24h/24 h par la lente diffusion continue de l'onde thermique en tous sens

.Mois de Juin : l'apport solaire journalier sur 1m2 de capteur peut être estimé à : 6 kWh/m2/jour, soit 40*6*30j*0.7=5000kWh sur Toulouse (0.7 = coefficient d'ensoleilement du mois)
Juillet : à peu près autant , etc.. Même en Octobre , les apports ne sont pas nuls (1.2 à 1.5 kWh/m2/jour )

Mais le calcul se fait sur 4 mois de l'année sur la période la plus favorable pour le stockage (cf tableaux ) sans tenir compte des autres mois où les capteurs sont encore optérationnels (1.5kWh/m2/jour en Octobre ..1.1 en Janvier , 1.5 en Février ..)

Autre élément qui corrobore les tableaux de Mr T... , en se basant sur le tansit d'air avant et après la masse de stockage :le flux d'air (à 50~60°C )-chauffé par 40m2 de capteurs dans les 8 TAG de la maison FTN , sortie de l'air entre 20°C au début de l'été et 28~30°C à la fin de l'été , à raison de 1200m3/h durant 4 à 6h sur une journée ensoleillée : on peut alors estimer la part de l'énergie retenue dans les galets (puis diffusée dans la terre la nuit ) en une journée :

--la capacité calorifique de l'air étant de 0.34Wh/m3/°C ,
-- l'énergie maximum lors d'une belle journée d'été retenue par les galets peut être estimé à 0.34*1200*delta 30*7h =86 kWh pour7h , entre 11h et 18h
--Sur un mois de Juillet ensoleillé (une vingtaine de jours , on va dire ) : 20*73=1468 kWh..

En réalité , le capteur commence à travailler avant 11h et après 18h en fournissant de l'air un peu plus chaud par rapport aux galets, dès 10h du matin jusqu'à 18 ou 19h , soit 8 à 9h de fonctionnement , le maximum étant entre 11h et 17h et le stockage début un peu plus tôt et finit un peu plus tard .
Faute d'avoir disposé d'enregistreurs très précis , difficile de donner ici un chiffre exact pour toute une journée -type , heure par heure .

En conclusion ,le chiffre donné par l'ingénieur (cf tableaux ) , concernant les apports sur 4 mois (7200kWh "stockés "pendant la période estivale ), paraît vraisemblable pour cet exemple ,

N'étant ni ingénieur ni thermicien chevronné , je ne suis pas en mesure de pousser plus avant la démonstration , je me borne à ressortir les tableaux de calculs de l'époque , en laissant le soin, aux scientifiques de ce forum de décortiquer ces chiffres ..et je crois plus réaliste l'hypothèse de Jypou .

C'est le terme "stockage inter-saisonnier" qui est trompeur

Appelation choisie par les scientifiques car correspondant alors à un stockage en diffré des apport ssolaires alors abondants en cette période de l'année .
C'est vrai qu'il peut être trompeur..

[jeanlouis84]

Merci Jypou,

Ce que je ne comprends pas c'est qu'on puisse stocker en période 'froide' - disons à partir d'octobre - puisque l'énergie captée aura tout intérêt à être envoyée directement dans la maison ce qui permet d'éviter la perte due au stockage.
Et, en tout cas, il me semble que quelle que soit la région (sous nos latitudes, bien sûr !) en novembre + décembre + janvier + février on n'est JAMAIS en position de stocker (en dehors de la maison) puisque les apports du capteur sont toujours inférieurs aux besoins de chauffage (*) de la maison.
Ce qui veut dire que durant tous ces mois, on ne fait que 'déstocker'.
N'es-tu pas d'accord ?

(*)
NB : bien entendu, on est tous d'accord : meilleure est l'isolation et moins les besoins de chauffage sont importants !


Bien cordialement,

Jean-Louis

[herakles]

Ce que je ne comprends pas c'est qu'on puisse stocker en période 'froide' - disons à partir d'octobre - puisque l'énergie captée aura tout intérêt à être envoyée directement dans la maison ce qui permet d'éviter la perte due au stockage.

ne pas oublier l'un des modes de déstockage : l'air neuf est toujours plus froid que les galets , SURTOUT LA NUIT ; ces derniers sont en permanence réchauffés par la masse de terre autour des TG, hors période ensoleillée , après le coucher du soleil et à leur tour préchauffent cet air neuf à raison de 120~180m3/h selon le nombre de TG.

par beau temps- même en hiver- il arrive que les apports soient excédentaires par rapport aux besoins de la maison - bien isolée - alors le flux d'air chaud venant des capteurs est redirigé en partie vers les galets pour les réchauffer, et cela d'autant plus facilement que leur propre température a baissé de 28/30 à 22~18°C vers Décembre-janvier : l'air venant des capteurs peut encore monter à plus de 30~35°C et il y a recharge sur des galets froids (22~18°C) .
Malgré les faibles gradients thermiques, la grande surface d'échange des galets rend possible les échanges thermiques .

En Octobre, Novembre et Février -mars -Avril , les apports solaires sont de préférence dirigés vers la maison ( Masse de stockage N°2 constitués par les murs inertiels ) , les excédents éventuels alors redirigés vers les TAG , pour réchauffer les galets de façon à améliorer le préchauffage de l'air neuf la nuit .

En Décembre-janvier , il y a des apports solaires par les vitrages , par les capteurs ou la serre et en même temps , le déstockage se fait par le sol et par le préchauffage de l'air neuf la nuit .

[Jypou]

Et, en tout cas, il me semble que quelle que soit la région (sous nos latitudes, bien sûr !) en novembre + décembre + janvier + février on n'est JAMAIS en position de stocker (..).
Ce qui veut dire que durant tous ces mois, on ne fait que 'déstocker'.
N'es-tu pas d'accord?

De quelle région parles-tu? Il y a des différences climatiques entre différentes région de France, qui ont une grosse incidence sur le calcul du stockage.
On peut stocker les jours ensoleillés en hiver, comme indiqué par herakles, dans son précédent message. Or les journées ensoleillées sont nombreuses en PACA et en montagne.
A+

[herakles]

Additif au message précédent :

Malgré les faibles gradients thermiques, la grande surface d'échange des galets rend possible les échanges thermiques .

Précision : avec ces faibles gradients thermiques : Temp Air en sortie du capteur :30°~35°C
T° extérieure air ambiant proche de 5~10°C (en présence d'un beau soleil hivernal)

les capteurs aérauliques sont en situation de rendement maximal en hiver , avec un flux d'air à bonne température pour chauffer directement la maison ou les galets avec l'énergie excédentaire

En Automne et Printemps , gradients à peu près identiques :
T° air à la sortie du capteur /serre .35~45°C , voire 50°C
T° extérieure ambiante proche de 10~15°C à Midi solaire par temps ensoleillé

En ETE , on n'a besoin que d'un flux d'air entre 50 et 60°C , (ou >60°C , si fabrication ECS via batterie air-eau) pour la recharge du stockage .

on optimise ainsi , en toute saison, les capteurs /serre avec un stockage de grande masse travaillant à basse température ( en été et mi-saison ) aussi bien qu'en mode chauffage direct (au coeur de l'hiver ) pour peu que l'architecture de la maison s'y prête du point de vue inertie, avec grandes surfaces d'échange air-parois ( cf MAZRIA ) .

Par comparaison , le rendement des capteurs hydrauliques qui doivent travailler à plus haute température , qui doit être supérieure à 60~80°C en hiver pour la recharge d'un ballon de 2000L qui stocke entre 40 et 80°C ou la fourniture de l'ECS(T°>60°C ) , est moindre car le gradient thermique est bien plus élevé entre l'absorbeur , la vitre devant et l'air extérieur .
Cela demande une exécution soignée des absorbeurs avec revêtement sélectif et des vitrages peu émissifs et une robustesse à toute épreuve face aux surchauffes estivales , n'est ce pas , Yves ?

je peux citer les études des ingénieurs thermiciens sur des variantes de capteurs hydrauliques avec PAC intermédiaire , justement pour abaisser la température de travail des capteurs et quasiment doubler leur rendement, tout en divisant par 2 leur surface . Toujours cette histoire de gradient thermique ( dégradation thermique , me disait l'un des ingénieurs de l'INSA, alors en faveur des capteurs basse température et des planchers solaires directs ou des grands volumes "gratuits" de stockage comme la terre )
Je ne dénigre pas du tout les sytèmes à eau , dont j'admire la technicité et la compétence des installateurs -concepteurs ; toutefois , il faut en souligner les avantages (fabrication en série , standards industriels , diamètre des tuyauteries ...) et leurs inconvénients, sans parler du coût de mise en place .

[Jypou]

Précision : avec ces faibles gradients thermiques : Temp Air en sortie du capteur :30°~35°C
T° extérieure air ambiant proche de 5~10°C (en présence d'un beau soleil hivernal)
(...)
En Automne et Printemps , gradients à peu près identiques :
T° air à la sortie du capteur /serre .35~45°C , voire 50°C
T° extérieure ambiante proche de 10~15°C à Midi solaire par temps ensoleillé

Si production ECS via batterie air-eau, s'agit-il uniquement d'un préchauffage ecs? Quelle température obtient-on?
Dans ce cas, il faudrait un complément par effet Joules ou par PAC (les PAC HT ne chauffent qu'à 52°C maxi avec du R407c, ce qui est suffisant).
La réglementation "antiégionelle" ne s'applique que lorsque le réservoir ecs dépasse 400litres. Elle exige que la temp de ce ballon soit à 60°C mini.

Si production ecs par capteur eau, il y a aussi un appoint à prévoir. Donc même problématique à des températures différentes.

je peux citer les études des ingénieurs thermiciens sur des variantes de capteurs hydrauliques avec PAC intermédiaire , justement pour abaisser la température de travail des capteurs et quasiment doubler leur rendement, tout en divisant par 2 leur surface

Il est important que la PAC puisse fonctionner à une température élevée coté évaporateur (jusqu'à 40°C chez Nibe) pour avoir un COP >10 (peut-être, à vérifier par des relevés, attention à la conso de veille qui est importante). Il serait intéressant que le compresseur soit d'une puissance inférieure à 400W pour avoir une puissance évaporateur en rapport avec la puissance de la batterie air/eau (1200m3/h) et éviter une pompe et un ballon tampon. Mais je n'en connais pas.
Quelqu'un en connaitrait une?
Hérakles: aurais tu un schéma de principe, accompagné d'une étude à nous communiquer? merci pour ta proposition.

[herakles]

[QUOTE][Il serait intéressant que le compresseur soit d'une puissance inférieure à 400W pour avoir une puissance évaporateur en rapport avec la puissance de la batterie air/eau (1200m3/h) et éviter une pompe et un ballon tampon/QUOTE]
Attention , il s'agit de capteurs à eau ...
je n'ai pas de données précises , mais il ne s'agit que de capteurs à eau alimentés en eau froide venant d'un ballon tampon dans lequel la PAC eau-eau puise ses calories .
On peut même régler la PAC de sorte que l'eau du ballon tampon allant au capteur soit à des T° très basses pour en ressortir avec une élévation de T° de 15 à 20°C

Ainsi le capteur est à même de travailler même par temps diffus , voire sans vitrage .

Mr CZE...CK- thermicien frigoriste - a même essayé d'utiliser directement des évaporateurs au soleil , mais le gaz ne suivait pas toujours le chemin imposé dans les tubulures du capteur..rendements irréguliers , voire inexistant .

Si production ECS via batterie air-eau, s'agit-il uniquement d'un préchauffage ecs? Quelle température obtient-on?

Quant à faire de l'ECS avec de l'air chaud , Joanet m'a refilé quelques courbes de rendement .

Ma première expérience date de 1983.... le plombier était plus que sceptique, je vous dis pas sa tête lorsqu'il a taté le ballon primaire après les 4 à 5h d'ensoleillement dans la serre .

[Jypou]

SOLUTION BATTERIE:

le plombier était plus que sceptique

Il avait de quoi l'être!:
Batterie raccordée à un ballon (avec serpentin) de pré-chauffage par thermo-circulation, d'où suppression d'une pompe et d'une régulation. Pas de risque de panne. Juste prévoir un maintien de pression.

Ne peut on pas encore simplifier plus? puisque pas de risque de gel:
Suppression du serpentin, la batterie serait irriguée par l'ecs. Il faut pour cela que le cuivre de la batterie soit de qualité alimentaire (ce qui est peut-être toujours le cas). Suppression du maintien de pression.
Hmmm...pas d'objection?

SOLUTION CAPTEUR+appoint électrique:
Il pourrait être sans vitrage, à l’intérieur de la serre pour le protéger du gel, donc pas d'antigel, raccordé par thermo-circulation à un ballon de préchauffage.
Cela peut être un capteur solaire (type moquette par exemple) ou un radiateur inox, si de qualité alimentaire, de couleur foncé.
Solution certainement plus chère que la précédente.

SOLUTION CAPTEUR+PAC:
Il manque sur le marché une PAC eau/eau de petite puissance?(compresseur<400W) qui permettrait d'éviter une pompe, sa régulation et l'encombrant ballon d'"eau glacée" (100litres, à titre indicatif si compresseur=1kW).

[herakles]

Hmmm...pas d'objection?

Hum , si.. l'air neuf vient toujours de la serre et passe sur cette batterie : il peut arriver un coup de froid à -15°C dehors la nuit , l'air va être à -5°C dans la serre , d'où possible risque de gel si l'air ne se réchauffe pas assez vite dans la gaine = boucle primaire avec petite dose d'antigel .

Il aurait fallu placer un by-pass protégeant ladite batterie en déviant le flux d'air pour ce cas -toutefois rare .

D'autre part , la faible contenance en eau de la boucle limite les risques de fuite d'eau continue , contrairement à un raccordement direct à l'eau de ville .
Il fallait protéger le caisson ventilateur ,et l'entrée du système aéraulique .

J'ai vu trop de dégâts dûs au phénomène de microperforation du cuivre (microcorrosion chimique venant de l'intérieur du tube ) et sans qu'on s'en apercoive , un filet d'eau continue inonde par exemple l'espace entre la dalle et les chapes ou dégrade insidieusement un mur au fil des ans .

Il pourrait être sans vitrage, à l’intérieur de la serre pour le protéger du gel, donc pas d'antigel

Fausse bonne idée , même dans une serre , par -15°C , l'absorbeur peut geler en pleine nuit .
Possible risque de surchauffe aux rayons directs du soleil , même si la serre est ventilée .

Cela peut être un capteur solaire (type moquette par exemple)

Dans les années 80, un fabricant (anglais ou australien ) avait mis sur le marché une résille de cuivre-bronze avec serpentin discret en cuivre pour les vérandas , à placer derrière le vitrage = capteur à eau semi-transparent et store d'ombrage en même temps : si ma mémoire est encore bonne , ce produit avait pour nom "sun-i-smart" et ressemblait au Koolshade .
Je te dis pas le prix... cette formule n'a pas séduit sur le marcé français

Koolshade = brise soleil très esthétique formé de mini lamelles de bronze assemblées par tissage , ca coûte quand même un bras pour 10m2...
http://www.koolshade.com/documents/SmartLouvre2010.pdf

Kollshade + tubulures cuivre, placé sous la vitre d'une véranda =ombrage + ECS

[Jypou]

il peut arriver un coup de froid à -15°C dehors la nuit , l'air va être à -5°C dans la serre

Laissons la glace se former, me semble-t-il.
Elle est suffisamment fluide pour sortir par une canalisation, à condition qu'elle ne soit pas obstruée par une vanne fermée ou une perte de charge trop importante.
Si elle arrive à casser des rochers, c'est parce que l'eau s'est trouvée enfermée.
Pour faciliter son écoulement, préférer des conduits de "grand" diamètre (notamment dans la batterie). Or ceci est aussi une condition pour permettre la thermo-circulation.

Pour les panneaux solaire dans la serre, il peut y avoir surchauffe si mauvaise conception (et avant cela dégazage). Or dans les pays chauds, c'est l'ecs qui circule dans les capteurs par thermo-circulation. Donc problème soluble?

Les panneaux koolshade sont très originaux, pratiques pour faire de l'ombre. Mais contre le gel, prévoir obligatoirement de l'antigel me semble-t-il car les canalisations sont petites et longues. Pas adaptés pour la thermo-circulation? (perte de charge trop importante?)

[Ric13300]

Bonsoir à tous
Je viens de lire attentivement ce blog, vous semblez tous très affutés !

J’ai fait un arrêt sur le schéma thermosiphon batterie avec échangeur d’une part et même chose sur les performances de la batterie d’échange. J’avoue ne pas tout comprendre, mais je suis impressionné par le peu d’énergie consommée pour augmenter la température de l’eau, et donc par cette énergie restante en sortie de la batterie d’échange. Depuis je me pose une question :

Serait-il envisageable depuis un capteur solaire à air, selon la température obtenue, de se relier soit à un échangeur air/eau ( ecs) puis à une vmc df, ou soit directement à une entrée de vmc df ?

Je lisais qq part qu’il ne fallait avoir une température en entée trop élevée sur une vmc df, d’où l’idée de s’inscrire en sortie du caisson d’échange ou d’accéder directement à la vmc df dès lors que la température ne dépasserait pas le seuil toléré par le vmc df.
Mes hypothèses de fonctionnement seraient les suivantes :

• demi-saison, on trouve facilement 6 heures d’ensoleillement pour réchauffer l’ecs et le reste du temps ajouter qq degrés sur la vmc df.
• été – fonctionnement uniquement sur ECS, sinon rejet
• hiver – priorité à l’air entrant sur la vmc df

Voilà j’ai posé ma question …
Merci pour vos éclairages.
Bien cordialement

[Jypou]

Bonjour,

Serait-il envisageable depuis un capteur solaire à air, selon la température obtenue, de se relier soit à un échangeur air/eau ( ecs) puis à une vmc df...

Une vmc sf rejette de l'air chaud (20°C) à l’extérieur ce qui pénalise la performance de la maison.
Le but recherché de la vmc df est de rejeter de l'air froid, à une température un peu au dessus de la température extérieure.
En injectant de l'air chaud sur à l'arrivée "air extérieur", on rejettera de l'air chaud à l'extérieur (en rendant inutile l'échangeur à plaque) ce qui est contraire au but recherché.
Donc ce raccordement pénaliserait (gravement) la performance de la maison.

Il n'y a pas intérêt de raccorder le chauffage à la vmc, sauf pour les maisons passives, si on souhaite que le chauffage soit assuré par la seule vmc. Dans ce dernier cas on peut prévoir une batterie air/eau sur l'air soufflé de la vmc. Reste à définir d'où vient l'eau chaude chauffage.

...soit directement à une entrée de vmc df ?

donc pas d'échangeur pour production ecs?
dans ce cas, on peut prévoir à sa place un échangeur air/eau pour le chauffage qui alimente en eau chaude des émetteurs (radiateur, plancher chauffant, convecteur ou batterie chaude de vmc df pour maison passive)

A remarquer que pour les maisons passives, le chauffage bois pose problème: la puissance est trop élevée par rapport aux besoins.
Mais il reste la solution capteur solaire air à condition qu'il permette d'avoir par la vmc un air soufflé assez chaud (via un circuit hydraulique avec 2 batteries), vu que le débit de vmc est critiquement faible pour les besoins de chauffage. (variante à étudier: augmenter le débit d'air au delà du minimum réglementaire (1renouvellement/h?) , échangeur à plaque avec rendement=99%)

Je lisais qq part qu’il ne fallait avoir une température en entée trop élevée sur une vmc df, d’où l’idée de s’inscrire en sortie du caisson d’échange ou d’accéder directement à la vmc df dès lors que la température ne dépasserait pas le seuil toléré par le vmc df.
...[*]hiver – priorité à l’air entrant sur la vmc df

Ce raccordement est donc à exclure.