Dimensionnement serpentin/échangeur décharge solaire tentative 2

[an1844]

Bonjour à tous,

N'ayant pas eut de réponse sur le forum "futura-sciences.com/habitat-bioclimatique-isolation-chauffage", je me permet donc de poser la question sur le forum "informatique et technologies"
Ci-dessous le lien de ma première tentative
http://forums.futura-sciences.com/ha...e-solaire.html

Ci-dessous le texte du lien

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Dernièrement j'ai fais installer une nouvelle installation de chauffage dans ma résidence principale. Elle comprend entre autre des panneaux solaires thermiques. Le fluide caloporteur est mis à température, puis est transféré dans un Ballon d'accumulation de 1500L, via 2 serpentins (1 serpentin en haut "prioritaire", puis 1 second serpentin en bas). L'installation fonctionne bien, voir même trop bien, l'été cela chauffe énormément. J'admet que j'en doutais un peu, j'avais donc fais l'impasse d'une décharge solaire, mais il faut que je me rende à l'évidence il vas falloir que j'y passe.

Aujourd'hui, lorsque la T°C maxi est atteinte dans le ballon, le système solaire s'arrête, mais les capteurs continus de s'élever en température, la mesure la plus élevé que j'ai réussi à lire était de 131°C, mais je n'ai pas été toujours là. Cela pourrait poser un problème si, la température devais s'élever d'avantage (les capteurs sont prévus pour une température maxi de 185°C), et si le ballon devais baisser ne serai-ce que d'1 °C, cela autoriserai le système solaire à redémarrer et donc à faire circuler un fluide à une température peut être trop élevé, résistera, résistera peut être pas, je n'est pas envi de faire l'amère expérience

Pour réaliser cette décharge, je dispose d'une ancienne fosse septique de 5m3 assez facilement accessible. L'idée serait de réguler le ballon accumulateur à l'approche de sa température limite, pour cela on utiliserai le circulateur de chauffage et on "forcerait" la circulation d'eau chaude dans un serpentin/échangeur directement noyé dans la fosse. Celle-ci étant elle même régulée jusqu'à une limite max de 50 à 60 °C (pas encore défini), lorsque la limite est atteinte, on provoque un rajout d'eau froide (eau de puits), un débordement est prévu.

Comme je n'ai pas de résistance électrique dans mon ballon, je souhaite bien entendu qu'avant de provoquer une décharge, que celui-ci (le ballon), soit à la température maxi(85°C) sur la quasi totalité du ballon, soit environ 1500 L. Vous l'avez compris, la température de départ vers le serpentin sera donc de 85°C.

L'ensemble tuyauterie + serpentin sera composé de tube cuivre diam. 22mm. Le serpentin serait réalisé avec une couronne de 20 m (cuivre diam. 22 mm).

Mes interrogations sont les suivantes :

1 - est-ce que ce n'est pas trop aberrant comme idée. Dans un 1er temps, on m'avait proposer de faire refroidir le fluide caloporteur, via un échangeur à plaques, puis toujours l'idée du serpentin dans la fosse.

2 - est-ce qu'1 couronne de 20 m suffi pour réaliser cet échangeur ? 1 calcul de dimensionnement serait le bien venu

3 - en combien de temps, la fosse septique vas atteindre 50°C, en sachant que l'on commence à partir de 15°C et que la nuit, même en été on refroidi un peu

4 - et en combien de temps vas-t-elle revenir à 15°

J'admet que ce n'est pas si simple

Pour des infos complémentaires sur mon installation voir le lien ci-dessous.
http://forums.futura-sciences.com/ha...-granules.html
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Merci à tous
A+
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[invite2313209787891133]

Bonjour

Je peux te donner un coup de main, mais je vais avoir besoin de plus d'informations. L'idéal serait un petit schéma.

Les données importantes sont la vitesse de passage dans le tube (ou le débit) du fluide caloporteur, sa nature, la surface de tes panneaux solaires, ta localisation approximative (altitude et département) et la nature du sol.
Accessoirement il faudrait un peu de détails sur la fosse : En quelle matière est elle, quelle est sa forme, et est elle totalement enterrée.

Quand tu dis que les panneaux sont déjà montés à 131°C : A quel endroit est mesurée cette température ? Est ce la température du fluide ? A quelle température maximum peut il monter ?

Je crois que je n'ai rien oublié...

[an1844]

Bonjour Dudulle,

Désolé pour ce petit retard,
Ci-joint, un petit schéma de principe, j'apporterai des détails au fur et à mesure de tes besoins.

Débit du fluide caloporteur 7 L/min maxi
fluide caloporteur "TYFOCOR LS"
6 Capteurs solaires IK25 Chappee 2.32 m² de surface d'absorption chacun
localisation : Loire Atlantique, 25 km de l'océan
nature du sol : heu......, terre....ha ha ha , j'en sais rien désolé

Fosse béton, parallélipipède rectangle, L : 2 m , l : 1.25 m , H : 2 m , environ 5 m3, totalement entérrée.

131 °C mesuré à la sortie du fluide caloporteur sur le dernier capteur
Température constructeur capteur garantie pour 185°C maxi

Voila c'est un peu près tout.
Pour info, nous sommes parti du principe que l'on ne refroidira pas le fluide caloporteur, mais plutôt le ballon, via le circuit de chauffage dérivé.

A+

[f6bes]

Bjr à toi,
Moi je ferais décharger dans un radiateur à eau plaçé sur le circuit des panneaux.
Ca éviterais de devoir "tirer" des canalisations jusqu'à ...la terre (fosse spétique)
Tu mets une température de consigne MAXI sur ton ballon,.
Dés que tu passes en DESSOUS tu remets en service le circuit " normal" (panneaux->ballon)
Une vanne trois voies et c'est tout. le circulateur restant le meme.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2313209787891133]

Avec un radiateur il faudra une grande surface, vu que ce sera un échange avec l'air.

J'aurai besoin d'une donnée supplémentaire : Quel serait le débit dans le circuit de décharge ?
En outre connais tu la taille des serpentins dans le ballon d'accumulation ?

[an1844]

Bonjour,

Pour f6bes,

Mon chauffagiste et moi-même avions pensé à un radiateur sur un des 2 réseaux (chauffage ou caloporteur), mais, par comparaison, lorsque les 12 radiateurs de mon installation sont en "demande" d'énergie, oui cela fait baisser "rapidement" (pas temps que ça en réalité) la tempérture de mon ballon, alors pour 1 seul radiateur ????, il faudrait qu'il soit surdimenssionné. De plus cela ne m'empêcherai pas de tirer des tuyaux pour l'alimenter, il faut qu'il soit à l'extérieur....., cacher par une haie pour éviter le manque d'esthétisme, réseau qu'il faudrait en plus vidanger en hivers (dans le cas d'une reprise sur chauffage).
Donc nous n'avons pas retenu cette solution, pas abandonné non plus d'ailleurs, c'est la solution la plus usité sur le forum futura sciences.

Pour Dudulle,
Le circulateur est un NXL 13 25P SALMSON en position vitesse 2, soit à vitesse maxi environ 2m3/H et dans les meilleurs conditions, je pense que sa vitesse est variable et est géré par la chaudière, donc de 0 à 100%. Je ne joint pas ici le fichier pdf de la marque, je te laisse le trouver seul, je me méfie des droit de "droit" sur ce site, j'avoue ne pas maîtriser ce sujet, donc je m'abstiens...
Merci d'avoir posé la question au sujet du dimensionnement des serpentins dans le ballon d'accumulation, cela m'a permis de constater que les deux serpentins n'ont une "température de service autorisé" que de 110°C, donc pas question de faire cirduler un fluide à 131°C voir plus....!!!!!
La taille des serpentins pas vraiment, mais ci-dessous les données constructeur
Surface d'échange serpentin supérieur = 2.5 m², contenance en eau 16 L
Surface d'échange serpentin inférieur = 4 m², contenance en eau 26 L
Voir la doc constructeur sur leur site => google "H3 froling" page 16

Si t'as besoin d'info ne pas hésiter

et encore merci, à dudulle bien sur , mais aussi à tout ceux qui font avancer le Schmilblick......

A+

[invite2313209787891133]

Bonjour

En fait le problème se résume à un empilement de résistances thermiques, une fois que celles ci sont déterminées le problème ressemble à un banal pont diviseur en électricité.

Les données qui sont imposées sont d'un coté le ballon qui ne doit pas dépasser 85°C, et de l'autre la température du sous sol qui est d'environ 15°C
Le flux de chaleur doit passer par différentes interfaces :
- L'échangeur serpentin de 20m de long et de 20mm de diamètre ; j'ai calculé un coefficient d'échange de 1.4 x 300 = 420W/°C (ou un R de 1/420)
- Pour la cuve j'ai 18m² avec un coefficient cuve terre d'environ 5, soit un coefficient UA de 90W/°C

1/A l'équilibre on a donc un flux de (85-15) / (1/420 + 1/90) = 5188W
La température de la cuve atteindra 15°C + 5188* (1/90)= 73°C ; par contre il faut réaliser que ce n'est qu'un calcul à l'équilibre, en réalité la température redescend pendant la nuit.

2/ Coté capteur et ballon tu es limité par la température du fluide caloporteur (110°C), avec un t° de ballon à 85°C. L'échangeur à un coefficient UA d'environ 180. Tu peux donc céder (110-85) / (1/180) = 4500W maximum, au delà la température du circuit caloporteur va augmenter.
Avec une température de 110°C et une température ambiante de 30°C le capteur à un rendement d'environ 40%, soit un flux solaire maximum de 11kW / 14m² = 785W/m², valeur qui peut être dépassée avec un ciel bien limpide en été. Il n'est donc pas étonnant que ton circuit monte parfois en température.

En calculant les valeurs d'irradiation solaire maximales pour chez toi je trouve 84kWh par jour (journée de juillet avec un ciel parfaitement clair), soit 3510W moyenné. Si je refais le calcul avec cette valeur je trouve une température de cuve de 15 + (3500 * (1/90)) = 54°C, ce qui correspond en gros à ce que tu veux atteindre.

En conclusion : La solution d'utiliser le flux du ballon d'accumulation ne sera pas suffisante au plus fort de l'été. La capacité d'échange semble insuffisante, d'où la montée de température sur le circuit, par contre c'est une situation qui ne doit pas se produire souvent.

La solution peut consister à faire descendre la température du ballon d'accumulation en été, mais pas trop car on pénalise le transfert de chaleur vers la cuve. Il faudrait viser 70°C.

[invite2313209787891133]

Si ça t’intéresses je peux mettre la feuille de calcul, tu utilises excel ou open office ?

[an1844]

Bonjour Dudulle,

Oui, bien sûr que cela m'interresse, mais attend un petit peu que je fasse un (gros) effort intellectuel pour tenter de comprendre, quitte à me vautrer lamentablement.

Me faudra bien 3 jours.

Je suis sur excel 7

Merci

A+

[f6bes]

Bonjour,

Pour f6bes,

Mon chauffagiste et moi-même avions pensé à un radiateur sur un des 2 réseaux (chauffage ou caloporteur), mais, par comparaison, lorsque les 12 radiateurs de mon installation sont en "demande" d'énergie, oui cela fait baisser "rapidement" (pas temps que ça en réalité) la tempérture de mon ballon, alors pour 1 seul radiateur ????, il faudrait qu'il soit surdimenssionné. De plus cela ne m'empêcherai pas de tirer des tuyaux pour l'alimenter, il faut qu'il soit à l'extérieur....., cacher par une haie pour éviter le manque d'esthétisme, réseau qu'il faudrait en plus vidanger en hivers (dans le cas d'une reprise sur chauffage).
Donc nous n'avons pas retenu cette solution, pas abandonné non plus d'ailleurs, c'est la solution la plus usité sur le forum futura sciences.

Bjr à toi,
Je suppose que tes panneaux sont sur le toit.
Rien n'interdit de placer les radiateurs SOUS le toit. Ca évite cela ".... De plus cela ne m'empêcherai pas de tirer des tuyaux pour l'alimenter, il faut qu'il soit à l'extérieur....., cacher par une haie ..."
Mais bon je ne connais pas ton habitation.
A+

[an1844]

Bonjour f6bes,

Oui, effectivement mes capteurs sont sur le toit.
Mettre un radiateur dissipateur dans mes combles (pour info, rdc, 1er, puis combles), me semble délicat.
Au vus :
- du sur-dimensionnement du dissipateur (qui reste encore à déterminer AIR/AIR);
- du poid d'un radiateur (ça par contre je sais que c'est lourd, j'ai trimbalé les miens du 1er au rdc puis l'inverse), alors en passer un de grande taille par ma trappe d"acces !!!!!!, faut que j'en parle à mon chauffagiste;
- qu'il faut trouver le bon radiateur (taille.....), d'ocasion si possible, parce neuf pour faire ça, ce serait un comble (tien un autre ??????);
- que cela réduirais d'autant mes projets d'agrandissemenst et le réaménagements de mes combles;
- à noter que la taille pourrait être réduite si on installait un ventillo forçant l'échange d'air, mais autant invertir dans une centrale de refroidissement.

Mais j'en prend bonne note, et j'en discuterai avec mon chauffagiste, s'il n'a pas déja lu cette discution.

Merci en tout cas de tes efforts, si je n'étais pas si exigeant. En Loire Atlantique, les gens qui ont mon type d'installation passent pour être des grands malades, à la limite de la marginalité. Heureusement nous ne sommes pas nombreux, et puis ce n'est pas contagieux.

A+

[an1844]

Re-Bonjour f6bes,

J'ai fait un oubli.

Le circulateur solaire est au rdc, donc cela m'obligerai à provoquer une dérivation (vanne TOR dans les combles), pour mettre en série le radiateur avec les capteurs. Puis ensuite ,pour éviter que le fluide caloporteur (devenu" froid") ne traverse mon ballon d'accumulation le refroidissant à son tour (ce serait un comble que je refroisisse mon ballon (mais peut être pas temps que ça)), il faut que je dérive à nouveau le circuit (nouvelle vanne TOR) immédiatement après le circulateur solaire, pour le faire repartir vers les capteurs,........., ça à le mérite de ne pas être idiot du tout, bravo....., les températures devraient rapidement s'équilibrer autour de la consigne, et le système devrait tourner en continu, à voir.

Mais cela ne résoud pas les pb du message précédent.

A+

[an1844]

Bonjour Dudulle,

Bon alors allons-y, quitte à me vautrer !!!!!

Les données qui sont imposées sont d'un coté le ballon qui ne doit pas dépasser 85°C, et de l'autre la température du sous sol qui est d'environ 15°C
Le flux de chaleur doit passer par différentes interfaces :
- L'échangeur serpentin de 20m de long et de 20mm de diamètre ; j'ai calculé un coefficient d'échange de 1.4 x 300 = 420W/°C (ou un R de 1/420)
- Pour la cuve j'ai 18m² avec un coefficient cuve terre d'environ 5, soit un coefficient UA de 90W/°C

Le 1.4 c'est la surface de l'échangeur (niveau cm2, z'avez pas osé le dire, hein.....)
Le 300, j'imagine un coefficient de conductivité thermique et qu'il est fixe (si j'avais dû le faire par moi-même j'aurai utilisé 390!!!!), donc le R une résistance thermique.
Plus j'augmente la taille de l'échangeur, plus ce R augmente.
Les 18m², c'est la surface de ma cuve, mais à l'intérieur et on néglige le fait que l'enveloppe de la cuve soit en béton.
Coefficient d'échange = coefficient UA (vocabulairement parlant), ce que moi j'appel (surement à tort) une résistance thermique.

1/A l'équilibre on a donc un flux de (85-15) / (1/420 + 1/90) = 5188W
La température de la cuve atteindra 15°C + 5188* (1/90)= 73°C

85 T°C maxi du ballon, en réalité ce sera surement moins, plutôt environ 80°C, pour éviter que le système ne s'arrête.
15 T°C "normale" de l'eau dans ma cuve
le coefficient d'échange de l'échangeur
le coefficient UA de la cuve

Dans tout ce petit monde, seul la taille de l'échangeur peut être modifiable (encore aujourd'hui)

Le flux (5188W) et la taille de l'échangeur sont proportionnel et donc par concéquent la température de la cuve, plus l'achangeur est grand plus la température de la cuve est élevé et inversement.

par contre il faut réaliser que ce n'est qu'un calcul à l'équilibre, en réalité la température redescend pendant la nuit.

Exact, mais attention, elle peut ne pas redescendre à tous les coups à 15°C, mais à 30 voir 55°C, et le jour suivant cela se rajoute à la nouvelle décharge du ballon, enfin je pense !!!

2/ Coté capteur et ballon tu es limité par la température du fluide caloporteur (110°C), avec un t° de ballon à 85°C. L'échangeur à un coefficient UA d'environ 180. Tu peux donc céder (110-85) / (1/180) = 4500W maximum, au delà la température du circuit caloporteur va augmenter.

Désolé, mais là, j'ai fais une grossière erreur, le 110°C n'est pas la température de circulation du fluide caloporteur de mon installation en mode normal, mais seulement la "température de service autorisé" dans le serpentin de mon ballon accumulateur. Pour mettre l'eau de mon ballon accumulateur à 85°C, le fluide caloporteur ne circule qu'à 10°C de plus, soit 95°C.
Le coefficient UA de 180 que tu utilises est j'imagine le calcul obtenu avec l'un des deux échangeurs du ballon d'accumulation, voir la moyenne des 2 ????
Le serpentin du haut peut être négligé, il ne sert qu'à la mise en température de la partie haute du ballon (ECS), "il donne le relais" au serpentin du bas dès que la partie du haut est à 70°C
(95-85) / (1/180) = 1800W maximum c'est beaucoup moins que 4500 W, au Coefficient UA prêt.

Avec une température de 110°C et une température ambiante de 30°C le capteur à un rendement d'environ 40%, soit un flux solaire maximum de 11kW / 14m² = 785W/m², valeur qui peut être dépassée avec un ciel bien limpide en été. Il n'est donc pas étonnant que ton circuit monte parfois en température.

Même erreur avec le 110°C, donc même effet.
J'avoue ne pas avoir compris cette partie là, (si c'étais la seule, ha ha ha)

En calculant les valeurs d'irradiation solaire maximales pour chez toi je trouve 84kWh par jour (journée de juillet avec un ciel parfaitement clair), soit 3510W moyenné. Si je refais le calcul avec cette valeur je trouve une température de cuve de 15 + (3500 * (1/90)) = 54°C, ce qui correspond en gros à ce que tu veux atteindre.

J'avoue ne pas avoir compris cette partie là aussi, cela à peut être un rapport avec la partie précédente, je ne sais d'où viennent les valeurs 84KWh et 3150W moyenné et sutout je ne comprend pas le raccouci des effets de "l'irradiation solaire maximales" sur la température de ma cuve, mais je veux bien admettre.

En conclusion : La solution d'utiliser le flux du ballon d'accumulation ne sera pas suffisante au plus fort de l'été. La capacité d'échange semble insuffisante, d'où la montée de température sur le circuit, par contre c'est une situation qui ne doit pas se produire souvent.

A voir avec les quelques correction que je t'ai donnés.

Ce que je comprend, plus j'augmente la taille de l'échangeur dans ma cuve, plus celle-ci monte en température, donc il faudrai réduire sa taille, soit, mais arrivera-t-il à équilibrer la température de mon ballon au environ de 80, 84°C sans jamais atteindre 85°C et de fait bloquer le système.
La notion de temps m'échappe aussi, 73°C ou 54°C soit, mais en combien de temps, où est le rapport avec les débits ????
En une belle nuit d'été, où la température extérieure ne descent pas en-dessous de 26°C, en combien de temps la cuve descendra-t-elle à 15°C, si elle y arrive ?????

La solution peut consister à faire descendre la température du ballon d'accumulation en été, mais pas trop car on pénalise le transfert de chaleur vers la cuve. Il faudrait viser 70°C.

La fréquence de cycle du fluide caloporteur en mode "maxi normale" (95°C), me semble déja important. Comme j'imagine qu'il est plus facile d'atteindre 70°C, j'estime donc que cette fréquence vas être croissante, si le fait de mettre la température de consigne à 70°C ""pénalise le transfert de chaleur vers la cuve"", le système vas peut être rapidement arriver à saturation et tourner en boucle, pour finir à un arrêt du sytème, ce que je ne souhaite pas.

J'espère être resté correct, ne vois aucune tentative d'agression dans mes remarques, je fais avec les moyens (intello) que j'ai, je suis conscient de mes difficultés.

Merci de ton aide, et merci à tout ceux qui veulent bien te donner un coup de mains, avec un type comme moi tu vas en avoir besoin, ha ha ha ha.

Bon allé je vais me coucher.

A+

[an1844]

Bonjour dudulle,

Tu dis et j'ai oublé de préciser

, par contre c'est une situation qui ne doit pas se produire souvent.

Si, cette situation peut devenir quotidienne.

A+

[invite2313209787891133]

Bonjour

Bonjour Dudulle,

Bon alors allons-y, quitte à me vautrer !!!!!



Le 1.4 c'est la surface de l'échangeur (niveau cm2, z'avez pas osé le dire, hein.....)

C'est la surface en effet.

Le 300, j'imagine un coefficient de conductivité thermique et qu'il est fixe (si j'avais dû le faire par moi-même j'aurai utilisé 390!!!!), donc le R une résistance thermique.
Plus j'augmente la taille de l'échangeur, plus ce R augmente.

Le 300 est un coefficient d'échange moyen pour un serpentin immergé dans l'eau, ne connaissant pas la géométrie exacte du serpentin et de la cuve et j'ai utilisé cette valeur, mais généralement elle est assez fidèle.

Ce n'est pas une résistance thermique mais un coefficient d'échange (ou valeur U), qui correspond au nombre de watts qui traversent pour 1 degré d'écart entre les 2 faces, et pour 1m² de surface d'échange. Pour simplifier le calcul on peut directement multiplier cette valeur par l'aire de l'échangeur pour avoir un coefficient UA.

Par contre on ne peut pas additionner les valeurs de U ou de UA, par exemple si un mur en brique a un U de 1, et 20cm de laine de verre on un U de 0.2 le total ne fait pas 1.2.
Pour faire la somme on utilise alors la notion de résistance thermique, qui n'est rien d'autre que l'inverse de la valeur U.
Si je reprend mon exemple le mur de brique a donc une valeur R de 1, et la laine a une valeur de 1/0.2 = 5. Le mur +la laine on un R de 1+5=6.

Les 18m², c'est la surface de ma cuve, mais à l'intérieur et on néglige le fait que l'enveloppe de la cuve soit en béton.
Coefficient d'échange = coefficient UA (vocabulairement parlant), ce que moi j'appel (surement à tort) une résistance thermique.

Oui j'ai négligé le fait que la cuve soit en béton car le facteur limitant le transfert de chaleur est surtout l'interface avec le sol. La paroi de béton à une valeur R environ 4 ou 5 fois plus faible, donc ça ne change pas grand chose.

Le flux (5188W) et la taille de l'échangeur sont proportionnel et donc par concéquent la température de la cuve, plus l'achangeur est grand plus la température de la cuve est élevé et inversement.

Pas forcément, c'est un équilibre. Le mieux serait que tu bidouilles les valeurs sur ma feuille Excel pour en voir l'influence.

Exact, mais attention, elle peut ne pas redescendre à tous les coups à 15°C, mais à 30 voir 55°C, et le jour suivant cela se rajoute à la nouvelle décharge du ballon, enfin je pense !!!

Les 15°C correspondent ici à la température du sous sol. C'est une température qui reste assez stable été comme hiver, mais elle n'est peut être pas exactement de 15°C chez toi, dans tous les cas tu peux l'ajuster sur la feuille.

Désolé, mais là, j'ai fais une grossière erreur, le 110°C n'est pas la température de circulation du fluide caloporteur de mon installation en mode normal, mais seulement la "température de service autorisé" dans le serpentin de mon ballon accumulateur. Pour mettre l'eau de mon ballon accumulateur à 85°C, le fluide caloporteur ne circule qu'à 10°C de plus, soit 95°C.
Le coefficient UA de 180 que tu utilises est j'imagine le calcul obtenu avec l'un des deux échangeurs du ballon d'accumulation, voir la moyenne des 2 ????

Ce coefficient est une valeur arbitraire, que j'ai ajustée pour coller aux températures que tu annonçais, il faudra la rectifier vu que la différence de température entre le fluide calo et l'eau n'est que de 10°C

(95-85) / (1/180) = 1800W maximum c'est beaucoup moins que 4500 W, au Coefficient UA prêt.

Oui, mais le coefficient de 180 est surement très sous estimé.

J'avoue ne pas avoir compris cette partie là aussi, cela à peut être un rapport avec la partie précédente, je ne sais d'où viennent les valeurs 84KWh et 3150W moyenné et sutout je ne comprend pas le raccouci des effets de "l'irradiation solaire maximales" sur la température de ma cuve, mais je veux bien admettre.

Ce sont des valeurs que j'ai calculées pour ta région, elles correspondent à la puissance maximale que peut fournir le soleil en été. La température de la cuve est reliée car c'est elle qui doit évacuer cette puissance. Toutefois en pratique il est évident que tu consomme de l'eau chaude, donc une partie est évacuée par la demande en ECS.

Ce que je comprend, plus j'augmente la taille de l'échangeur dans ma cuve, plus celle-ci monte en température, donc il faudrai réduire sa taille, soit, mais arrivera-t-il à équilibrer la température de mon ballon au environ de 80, 84°C sans jamais atteindre 85°C et de fait bloquer le système.

Non, si tu augmente la surface du serpentin alors tu peux diminuer la différence de température entre le circuit du ballon d'accumulation et la cuve, mais la puissance à évacuer reste plus ou moins la même (au rendement du capteur près).

La notion de temps m'échappe aussi, 73°C ou 54°C soit, mais en combien de temps, où est le rapport avec les débits ????
En une belle nuit d'été, où la température extérieure ne descent pas en-dessous de 26°C, en combien de temps la cuve descendra-t-elle à 15°C, si elle y arrive ?????

Pour le moment je n'ai pas pris le temps en compte, j'ai considéré que j'avais une journée constante, sans consommation d'eau, donc la pire situation possible. Pour aller plus loin il faut prendre en compte l'utilisation de l'energie disponible sur le ballon.

La fréquence de cycle du fluide caloporteur en mode "maxi normale" (95°C), me semble déja important. Comme j'imagine qu'il est plus facile d'atteindre 70°C, j'estime donc que cette fréquence vas être croissante, si le fait de mettre la température de consigne à 70°C ""pénalise le transfert de chaleur vers la cuve"", le système vas peut être rapidement arriver à saturation et tourner en boucle, pour finir à un arrêt du sytème, ce que je ne souhaite pas.

Quand je parlais de tourner à 70°C c'était uniquement pour ne pas dépasser 110°C sur le fluide caloporteur, vu que cette donnée était fausse il ne faut pas en tenir compte.

J'espère être resté correct, ne vois aucune tentative d'agression dans mes remarques, je fais avec les moyens (intello) que j'ai, je suis conscient de mes difficultés.

Pas de soucis, je comprend tout a fait que tu poses des questions, ce serait l'inverse qui serait surprenant



En ce qui concerne la feuille de calcul:

Les calculs utilisent des procédés itératifs, donc il n'est pas possible d'obtenir directement le résultat avec des formules.
Heureusement Excel est doté d'une fonction "solveur", qui va jouer sur les données d'entrée, jusqu'à obtenir une convergence des résultats.

Sur ma feuille tu peux modifier toutes les cases en jaune. Pour commencer je te conseille d'ajuster le coefficient UA de l'échangeur ECS, afin de trouver une température qui correspond à ce que tu as.

Une fois que tu as modifié les valeurs que tu veux il faut lancer le solveur (outils/solveur).
dans "cellule à définir" tu sélectionnes la cellule avec une écriture en vert.
dans cellules variables tu sélectionnes les 3 cellules avec une écriture en bleu
dans Égale à tu coches "min"

Et tu cliques sur résoudre.

Le solveur va alors modifier les valeurs d'entrée pour avoir une erreur proche de 0, ce qui signifie que le bilan thermique est équilibré, et donc que le calcul est cohérent.
Si tu as des questions n'hésites pas.


feuille calcul capteur solaire.zip

[an1844]

Bonsoir,

Pour concentrer toutes les infos sous une même discution, ci-dessous une copie de message avec d'autre personne

Pour caillou,

ORIGINAL Message de caillou

Il faut d'abord explorer la piste la plus simple, qui est : refroidir la nuit le bas du ballon. Certaines régulations peuvent le faire.
Puis en effet, il est assez risqué de refroidir l'ECS en l'envoyant dans une fosse, si problème de fuite, si calcaire...etc. Il est plus opportun de mettre un échangeur à plaque sur le circuit solaire et le refroidir dans la fosse. Il faut calculer la surface développée par la couronne de cuivre par rapport à la surface des panneaux.
Normalement, avec 1500 L de ballon, tu devrais avoir 12 à 15 m2 de panneaux. Ce rapport là aussi est important pour éviter la surchauffe.
Pourquoi limiter le ballon à 85° on peut monter encore un peu plus...
Pourquoi limiter la fosse à 50 ou 60°C ? Etant enterrée, elle ne devrait pas craindre.

Réponse pour caillou

Je ne souhaite pas refroidir mon ballon, je tiens à le charger au maximum, pour éventuellement avoir (tout) ce qu'il faut pour garantir mon ECS, si 3, 4 ou 5 jours de mauvais temps à suivre, pour info je n'ai pas de résistance électrique sur mon ballon. Et démarrer ma chaudière bois en été, je n'y tiens pas, mais je le ferais si nécessaire.
"Un échangeur à plaque sur le circuit solaire", oui j'y pense, c'est une piste que je continu de suivre, même si le technicien Froling ne semble pas pour.
"Pourquoi limiter le ballon à 85° on peut monter encore un peu plus...", oui je pourrais c'est sûr, mais cela me pose un autre souci, si température de ballon augmente, la température du fluide caloporteur "arrive" dans le ballon à 10°C de plus, et cela me rapproche de trop de la "température de circulation autorisé" des échangeurs du ballon fixé à 110°C.
"Pourquoi limiter la fosse à 50 ou 60°C ", à ta question intelligente, je vais faire une réponse surement bête, j'imagine qu'a 50°C la cuve a plus de chance de redescendre suffisament dans la nuit, pour être à nouveau fonctionnelle pour le lendemain. Mais effectivement ce sera surement plus et mon raisonnement est peut être tout faux.

Pour Yves35

ORIGINAL Message de Yves35

tu ne donnes pas les éléments essentiels surface du champ et surtout nature des capteurs (plan ou tubes) . En gros il faut savoir que dans la proportion de maxi 12m² de capteurs plan par tranche de 500litre de ballon tu peux gérer la surchauffe par la régulation sans problème. Si ta régulation actuelle ne peut le faire , cela te couteras moins cher de changer pour une régulation adaptée au lieu de te lancer dans le génie civil.

Si tu as des capteur tube made in prc, bon courage, ces capteurs perdent peu de chaleur donc la gestion par la régulation n'est pas évidente

Réponse pour Yves35

Je pense que ma régulation peux gérer la surcharge (c'est une Froling, mis à part le café et la prise de note en sténo, ça fait à peut prêt tout une Froling), je je rappel que je ne veux pas décharger mon ballon, seulement éviter l'arrêt du système solaire en garantissant sa pérennité.
Je n'ai pas de génie civil à faire, les tuyaux traverse la maison dans une zone que j'ai prévu de réaménager, donc c'est pas ça qui vas exploser mon budget.


Merci de votre aide.

A+

[invite2313209787891133]

Bonjour

En réponse à ta remarque sur la température de cuve: Plus celle ci sera haute, et plus elle sera capable de dissiper un excédent de chaleur.

Éventuellement il y a une autre solution à ton problème ; tu pourrais faire la décharge sur le circuit de fluide caloporteur en passant dans un serpentin, lui même placé dans une toute petite cuve alimentée en eau de pluie par un système de trop plein. La petite cuve va monter à 100°C, puis l'eau va se vaporiser.
L'avantage de ce système est qu'il limite naturellement la température à 100°C coté cuve, donc en adaptant la surface d'échange tu peux limiter le fluide caloporteur à 110°C. Quand le fluide est en dessous il n'y a pas d’énergie perdue, la petite cuve reste à 100°C et n'est pas alimentée par un appoint d'eau.

La réalisation est simple, il faudra simplement veiller à évacuer la vapeur dans une zone ou personne ne risque de se bruler et inspecter le serpentin de temps en temps pour vérifier qu'il ne s’entartre pas.

[invite59fd223a]

Je ne comprend pas bien, tu ne veux pas refroidir ton ballon mais que fais tu avec ton serpentin de décharge ? Tu le refroidis bien, non ? Il faut refroidir le système le plus en amont possible pour qu'il soit efficace.
Radiateur dans les combles c'est aussi une solution, pas besoin d'un gros si les combles sont ventilés ou au moins pas isolés. Plus ça monte en t°C, plus c'est efficace.

[invite2313209787891133]

Si la solution retenue consiste à mettre un radiateur dans les combles alors il serait intéressant d'utiliser un radiateur de véhicule, qui permettra d'avoir une petite taille et une bonne efficacité (d'ailleurs c'est prévu pour ça). Il faudra prévoir le ventilateur qui va avec.
La puissance à dissiper est de l'ordre de 5000W au maximum, un radiateur de scooter (de 125cc pour être large) pourrait convenir.

[invite2313209787891133]

En attendant je n'ai eu aucun retour sur ma feuille de calcul ; est ce que tu arrives à l'utiliser ? Elle ce qu'elle est compréhensible ? Est ce qu'elle sert à quelque chose ?

[wizz]

et si on met un store déroulant, pour masquer une portion des panneaux solaires

[f6bes]

Bjr à toi,
Y a pas intérét à avoir TROP de vent.!
Bon W E

[invite2313209787891133]

Il y a beaucoup de solutions possibles, mais la plus simple consiste à mettre un radiateur adapté sur le fluide le plus chaud.

[an1844]

Bonjour à tous,

Pour dudulle,

Je passe pas mal de temps sur ta feuille de calcul, disons que je me rode, j'en ai compris les principe, je te tiens rapidement au courant.
Oui j'arrive à l'utiliser, même le solveur (j'y ai passé un peu de temps sur celui-là), je bidouille et surtout je guette l'écart avec le 0 (zéro).
1 radiateur de scooter avec un ventillo, hum hum, c'est un DTU à dudulle ça !!!! et je dis ça avec beaucoup d'humour.
Je réfléchi encore un peu à la bouilloir, l'un des avantages est que je peux faire bouillir mes légumes....

Pour wizz,

Des stores, hum encore faut-il des supports pérennes et bien sur le vent, gare à l'arrachement.
Par contre des stores roulants électriques sur tout ou parti des panneaux cela pourrait être une solution, mais ce serait encore mieux de le prévoir dès l'origine de l'installation, cela existe peut être tout fait !!!!!

Pour caillou,

OUI, je refuse de refroidir mon ballon (c'est à dire de dissiper de la chaleur "parfois" difficilement obtenu), je ne cherche qu'à limiter sa mise à la température maxi (85°C), c'est pour cela que je souhait utiliser un serpentin de décharge, pour ne décharger que le surplus d'énergie fournis par mes capteurs.
Entièrement d'accord, il faut refroidir le système le plus en amont possible pour qu'il soit efficace, reste à trouver la meilleur solution, décharger par l'intermédiaire de mon circuit de chauffage n'est peut être pas la meilleur solution, parce que peut être pas assez en amont....
A l'origine mon chauffagiste et son grossiste avaient estimé que c'était le fluide caloporteur qu'il fallait refroidir, mais Froling estime qu'il faut plutôt passer par le réseau d'eau chaude chauffage, soit , mais je ne suis pas convaincu que ce soit la bonne solution.

Mes combles ne disposent d'aucune ouverture, et entre la charpente et les tuiles, j'ai des voliges, j'estime donc mes combles non ventilés.
En ce qui concerne le radiateur de dissipation, il reste à en déterminer la dimenssion, sachant que la température à dissiper serait de 95°C mini mum et que le fluide serait un "caloporteur".

Merci à tous.

A+

[wizz]

Mes combles ne disposent d'aucune ouverture, et entre la charpente et les tuiles, j'ai des voliges, j'estime donc mes combles non ventilés.
En ce qui concerne le radiateur de dissipation, il reste à en déterminer la dimenssion, sachant que la température à dissiper serait de 95°C mini mum et que le fluide serait un "caloporteur".

as tu une VMC?

[invite2313209787891133]

1 radiateur de scooter avec un ventillo, hum hum, c'est un DTU à dudulle ça !!!! et je dis ça avec beaucoup d'humour.

La solution peut paraitre extravagante au 1er abord, mais ce serait surement le plus simple et le mieux adapté : Les radiateurs pour refroidir les moteurs sont conçus pour travailler avec des fluides légèrement visqueux, et ils ont des grandes surfaces d'échange alliées à un très bon coefficient d'échange. Ainsi il est possible d'utiliser un petit radiateur qui pourra facilement être dissimulé dans un caisson. Tu peux aussi utiliser un dissipateur de climatisation dans son caisson, qui fera peut être plus "conventionnel" fixé sur un mur.

[Jypou]

Bonjour à tous
1.Je trouve l'idée de la bouilloire géniale! attention y aura t il assez d'eau de pluie par temps de canicule? ou autre eau.
2.L'idée du radiateur de scooter absolument géniale! en effet les batteries air/eau commercialisés pour le bâtiment ont des efficacités d'échange étonnamment médiocres 50% très grand maximun avec des vitesse d'air très faible 1 ou 2 m/s (d'ou encombrement importante de la batterie), et il faut un filtre d'air à entretenir
Les radiateurs de véhicules roulants ont des efficacités dépassant 90%, donc sont bien plus petits, n'ont pas de filtre à entretenir qui créé une perte de charge consommateur d'énergie par le ventilateur. S'il n'est pas installé à l'extérieur, il peut être mis au refoulement de la VMC (pour le hors gel notamment)
La batterie peut être installé aussi au bas d'une cheminée, le tirage naturel peut alors remplacer le ventilateur. Le DTU n'a pas de caractère réglementaire.
3.Y a t il possibilité de vidanger les capteurs en cas de gel ou surchauffe? ils ne sont pas vendus pour ça? cela ouvrirai des perspectives.
4.Le calcul de flux de chaleur issue de la cuve (ancienne fosse) a le très grand mérite d'être proposé par dudule mais en réalité le résultat risque d'être très différent, car cela dépend de paramètre qui ne sont pas pris en compte. Le coefficient d'échange surfacique h=0.2 (d'ou R=5 dans la feuille de calcul) rend négligeable la résistance thermique des matériaux s'ils sont non isolants. Or le béton et la terre sont isolants, selon leur épaisseur:R=épaisseur/lambda.
Vers le bas et en supposant lambda=1.3 et une nappe phréatique à 10m, R=10/1.3=7. La résistance totale devient 7+5=12 et non plus 5
Vers la paroi verticale. C'est plus compliqué, il est d'abord horizontal, puis vertical... cela dépend de la profondeur de la cuve.
Vers le haut: ça dépend si l'eau est en contact avec la paroi ou s'il y a de l'air (qui isole), et de l'eau qui s'évapore (qui dépend de la ventilation de ce volume d'air)
Je crois que la seule façon de calculer les déperditions d'une cuve enterrée est d'utiliser le logiciel Therm gratuit et téléchargeable. Il calcul à partir d'un plan AutoCAD, ou est dessiné la cuve, les différents matériaux qui l'entoure, le relief du sol, le bâtiment d'habitation. Il existe un autre logiciel (que je ne connais pas) qui calcule à partir d'un plan en 3D.
Ne peut on imaginer une bouilloire enterrée? dans ce cas le calcul de déperdition nous intéresse moins, c'est la vaporisation qui refroidi (la vaporisation commence bien en dessous de 100°C). C'est moins simple que la solution radiateur de scooter, mais si an1844 veut récupérer le + possible de chaleur et s'il y en a l'utilité la cuve (bouilloire ou non) chauffe le sous sol pour plusieurs mois et années.

A cogiter...

[Jypou]

Tu peux aussi utiliser un dissipateur de climatisation dans son caisson, qui fera peut être plus "conventionnel" fixé sur un mur.

Qu'est ce que c'est? un radiateur dans un caisson?
Merci

[invitee9614d00]

Moi j'ai aussi des soucis, j'ai un groupe froid maneurop MT64 qui marche avec R22, je veux refroidire de l'eau a - 10 °C, j'ai tu tube cuivre de diamètre 16 mm, quelle serait la longueur de mon serpentin de refroidissement ? Aifez moi s'il vous plaît

[RomVi]

Bonjour

De l'eau à -10°C ça s’appelle de la glace, tu veux plutôt parler d'un fluide glycolé ?