Stockage intersaisonnier de la chaleur

[SergioTango]

Bonjour,

J’ai beaucoup lu dans les forums comme celui-ci sur le stockage intersaisonnier de la chaleur. J’ai vu plusieurs systèmes qui utilisent de grands réservoirs d’eau pour stocker la chaleur et la restituer plus tard avec des déphasages variant d’une semaine à un mois.

De mon côté, je vais bientôt construire une maison de paille dans le rude climat canadien et j’essaie de trouver une solution au déphasage entre la production de chaleur avec des panneaux solaires thermiques en été et mes besoins de combattre le froid en hiver.

Un réservoir d’eau me parait être une solution onéreuse alors que ma maison sera construite sur le plus grand accumulateur de chaleur qui existe, la terre elle-même.

J’ai pensé à un concept qui me permettrait de capter la chaleur du soleil et de la stocker dans le sol sous ma maison tel que décrit dans les deux schémas ci-dessous http://fondationrevermieux.webnode.c...tersaisonnier/

Mais j’ai quelques questions :
1) Quelqu’un a-t-il déjà construit un tel système ?
2) De quelle surface de panneaux solaires aurais-je besoin pour atteindre un déphasage de 6 mois ?
3) De quelle isolation aurais-je besoin dans le sol ?
4) L’accumulateur de chaleur aurait-t-il aussi besoin d’isolation par le dessous ?
5) Quelle serait la distance optimale entre les tuyaux pour une accumulation maximale ?
6) Y a-t-il des risques de fissure de la dalle de béton à cause de la différence de température entre l’accumulateur et le sol extérieur (environ -10 degrés) ?
7) Pour récupérer la chaleur ainsi stockée, aurais-je besoin d’un deuxième circuit de tuyaux dans le plancher pour la faire remonter dans la maison ou est-ce suffisant si je n’isole tout simplement pas la dalle ?

Voici quelques données de base :
Potentiel d’ensoleillement annuel pour la ville de Québec : 1600 kWh/m2
Potentiel d’ensoleillement pour les mois de mars à aout (6 mois) : 975 kWh/m2
Surface planifiée de panneaux solaires : 4 m2
Volume planifié de l’accumulateur : 165 m3

Qu’est-ce que vous en pensez ?

Serge Bédard
Québec
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[benlamb]

Salut,

Tiens, tu as un peu de lecture sur ce post : http://forums.futura-sciences.com/ha...l-a-galet.html
Animé par Heraklès, le dieu vivant du stockage intersaisonnier , il ya tout dessus ! Tu devrais poser ta question à la suite de ce fil...

[inviteb53e2f2d]

Dieu vivant n'exagérons rien, c'est juste un grand génie...

Le système décrit ici diverge du stockage intersaisonnier dont on parle habituellement ici à tous points de vue:

Capteur à air chaud (serre) VS capteur solaire thermique
gaines d'air VS fluide caloporteur
stockage dans tunnel de galets VS stockage dans la terre

Sergiotango, pourquoi ne pas s'inspirer de ce qui apparemment fonctionne bien, ça te faciliterait la tâche non?

[SergioTango]

Merci Benlamb,
J'ai aussi posté mon message dans le fil sur les tunnels à galets.

KroM67,
je suis conscient que le concept de tunnel à galets semble bien fonctionner mais je cherche quand-meme à avoir l'avis de ce forum sur le concept que j'avance pour mieux pouvoir faire la comparaison et pour faire le bon choix.

Merci à vous deux!

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec27b7f8c]

mais je cherche quand-meme à avoir l'avis de ce forum sur le concept que j'avance pour mieux pouvoir faire la comparaison et pour faire le bon choix.

Ton concept, c'est d'utiliser des panneaux solaires "à eau", et d'utiliser le liquide caloporteur pour réchauffer ton stockage, c'est ça ?

La réponse parait assez simple :
- Ton système aura un meilleur rendement, l'air n'est pas un bon intermédiaire pour capter des calories, contrairement à l'eau .
- Oui, mais ...
Ton système sera beaucoup plus onéreux, fragile, lourd ...

C'est bien la raison pour laquelle herakles utilise l'air, il me semble (?) :
Conception plus robuste, rendement peu important, puisque le solaire représente un flux, possibilité d'utiliser un stockage énorme et des échangeurs énormes sans faire gonfler le prix, ect ...

[invitec27b7f8c]

2) De quelle surface de panneaux solaires aurais-je besoin pour atteindre un déphasage de 6 mois ?

Tu te trompe de problème :
Ce n'est pas les panneaux solaire qui déterminent le déphasage, mais la masse du stockage, et s'il est sous la maison, la profondeur et/ou son isolation .

3) De quelle isolation aurais-je besoin dans le sol ?

Ca dépends, avec un système "herakles", aucune, si tu peux déscendre à deux mètres .

4) L’accumulateur de chaleur aurait-t-il aussi besoin d’isolation par le dessous ?

Ca permet peut-être d'optimiser les choses ... Mais je doute que le jeux en vaille la chandelle .
Herakles ?

5) Quelle serait la distance optimale entre les tuyaux pour une accumulation maximale ?

Je donne ma langue au chat

6) Y a-t-il des risques de fissure de la dalle de béton à cause de la différence de température entre l’accumulateur et le sol extérieur (environ -10 degrés) ?

Bof, l'accumulateur diffuse sa chaleur tout autour, je ne pense pas .

7) Pour récupérer la chaleur ainsi stockée, aurais-je besoin d’un deuxième circuit de tuyaux dans le plancher pour la faire remonter dans la maison ou est-ce suffisant si je n’isole tout simplement pas la dalle ?

Non . Pas besoin de tuyaux .
Par contre, tu peux encore une fois t'inspirer du système "herakles", pour éventuellement te servir de l'accumulateur comme puits canadien/provençal l'été et l'hiver .

[SergioTango]

Tu te trompe de problème :
Ce n'est pas les panneaux solaire qui déterminent le déphasage, mais la masse du stockage, et s'il est sous la maison, la profondeur et/ou son isolation .

Oui, tu as raison, c'est la masse de stockage qui fait la différence.

Quelqu'un a-t-il une idée de la masse requise pour un déphasage de 6 mois si je stocke 1000 kWh x 4 panneaux solaires de 1 m2 chacun au cours des 6 mois les plus chauds à Québec ?

En fait, comment je fais pour calculer le réchauffement de mes 165 m3 de sol en y injectant 4000 kWh?

[SergioTango]

- Oui, mais ...
Ton système sera beaucoup plus onéreux, fragile, lourd ...

Et pourquoi le sera-t-il?

[yves35]

bonjour,

@sergio, vous avez plein d'énergie solaire stockée par chez vous... disponible avec une tronçonneuse et une hache.Et en plus vous pouvez vous en servir pour faire cuire votre soupe ,essayez de cuire votre soupe avec un tunnel à galets...

Le stockage de chaleur est un vieux phantasme du solaire.Tiens ,j'y pense je devrais mettre de coté des jours d'hiver pour les ressortir en été quand il fait trop chaud.Et bien sur ressortir des jours d'été en hiver.Ca doit bien être possible, puisque j'y pense....(dans le même ordre d'idée on devrait construire les villes à la campagne,prendre sa retraite quand on est jeune ...)

Je vous taquine mais soyez persuadé que c'est sans méchanchetée ,c'est pour essayer de vous détourner d'une quasi-chimére.Je vous met un lien vers une question très voisine posée sur un forum solaire:
http://www.sebasol.ch/forum.asp?ordr...orum=&f=detail
la réponse:
http://www.sebasol.ch/forum.asp?ordr...orum=&f=detail
Il y a des courbes qui vous montrent toute l'importance de l'isolation (et de l'étanchéité à l'air) qui pour un dollar investi vous rapporte plus que les solutions de méga stockage, que ce soit dans de la terre,de l'eau,du sirop d'érable ou de la graisse de grizzli.

Je ne peux que vous conseiller de lire doucement tout ce site qui est sans équivalent pour les francophones:
http://www.sebasol.ch/

amicalement

yves

[yves35]

re bonjour,

un lien pour vous montrer que ce n'est pas totalement impossible mais pas à la portée du premier venu:
http://www.jenni.ch/pdf/Artikel_DOMOTECH.pdf

yves

[invitefb8b0f3d]

salut,

il y'a en gros trois système de stockage,
1. tunnel Hérackles;
2. stockage de la chaleur dans un gros réservoir d'eau,
3. stockage dans une masse dure, béton etc...
les deux derniers sont chauffés par la circulation d'un liquide dans les panneaux solaire et le premier par une serre.

Le prix n'est pas du tout le même

Si tu veux réaliser facilement un stockage avec un déphasage important, il te suffit de descendre plus ou moins profondément.

[herakles]

Et pourquoi le sera-t-il?

Bonjour !

Dans l'autre fil "stockage intersaisonnier et tunnels de galets " , j'y ai exposé le pourquoi de ma préférence d' un système à air à un système à eau ..:

-fiable , pas de risque de fuites , de gel , à la portée de qui dispose d'une pelleteuse de chantier de toutes façons nécessaire pour les fondations
-pas de citerne à construire , ni à isoler , puisque la masse stockeuse est constituée de la terre en profondeur sous la maison
-pas de tuyaux PEHD en très grand nombre qu'il faudra enterrer
à 40cm les uns des autres et en plisueurs niveaux entre le sol et le fond de la tranchée à 2.00 m pour parfaire la diffusion de chaleur
-nul besoin de recourir à des capteurs à eau , bien plus chers -sensibles au gel- que des capteurs à air - et il y en a au Canada ; www.cansolair.com
-une toiture en bacs acier inclinée de 30° sur l'horizontale-sans vitrage- ou une serre -fournit assez d'air chaud durant la saison estivale- pour recharger ce type de stockage -tunnels de galets -
-il suffit d'avoir juste en haut de la toiture , au dernier tiers , une dizaine de m2 ,de capteurs à air avec vitrage , pour porter à ~50~60°C la température du flux d'air et de chauffer l'eau à travers une batterie d'échange air-eau ( la "solar box" existe au Canada dans de tels systèmes à air )
- pour l'hiver , de larges baies orientés plein SUD avec de très bons volets isolants ou quelques m2 de capteurs à air verticaux en appoint feront l'appoint de chaleur dans la seconde moiité de l'hiver .

Diverses études suisses , allemandes , françaises ont porté sur les 2 systèmes eau vs air pour des serres horticoles ou des bâtiments : les systèmes à air se sont avérés moins coûteux en investissement et sont plus faciles à gérer que les systèmes à eau (coût citerne, coût des capteurs réseau de stocgage à enfouir , réseau de plancher chauffant sous dalle , régulation de transfert...)

Le volume de terre sous l'habitation doit bien entendu (quel que soit le système retenu) être isolé en périphérie (verticalement le long des fondations ) ou horizontalement , par une bande d'isolant sous trottoir extérieur de 2m de large et dont l'épaisseur va en augmentant en se rappochant des fondations

Un mix air-eau reste possible= serpentins d'eau enfouis au dessus des galets et reliés à une batterie d'échange air-eau pour préchauffer l'air neuf , ou reliés à un plancher chauffant dans la dalle épaisse pour apporter quelques corrections de T° .

Comme dit Yves35= il y a du bois au canada pour un bon poele tel que le Bullerjan ou un poele de masse et il faut bien isoler le toit et les murs (ce qui est fait avec les bottes de paille )

si je stocke 1000 kWh x 4 panneaux solaires de 1 m2

C'est beaucoup trop faible comme surface ! il en faut plus de 10 à 15M2 de surface inclinée30° à air pour stocker une telle quantité = un capteur à eau ou à air fournit environ 5 à 8 Kwh /m2 par jour au plus fort de l'été

voila voila ..

[herakles]

précision = pour disposer de 4000 Kwh , il faudra capter en été 2.5 à 3 fois plus soit 10 000 à 12000 Kwh entre Juin et Octobre sur une toiture en bacs acier de 30 à 40m2 sans vitrage par ventilation + 10m2 de capteurs à air pour rajouter 5 à 10°C de plus (ECS).

cela à cause des pertes latérales inévitables (même avec une cuve bien isolé ) sur l'année

[SergioTango]

Bonjour à tous et bon début de semaine!

Tout d’abord, merci à Yves pour son humour aussi mordant que le froid canadien et pour son plus-que-pertinent lien contenant des graphiques de couplage capteur-stockage optimal.

Hérakles,
le système de tunnel de galets que tu utilises semble au point. J’ai cependant quelques questions :
1) Connais-tu des gens qui l’ont installé selon tes spécifications au Canada ?
2) Sinon, existe-t-il des exemples de son utilisation dans des climats semblables au notre (Jura, Hautes Alpes françaises, suisses, allemandes ou autrichiennes)
3) Pour ce genre de climat, serait-il pertinent de creuser plus creux ou d'apporter des ajustements?
4) Est-ce que cela fait une différence d’isoler le stockage aussi par le dessous ?
5) La chaleur ainsi stockée peut-elle être diffusée vers la dalle sans aucun système de transfert par fluide caloporteur ?

Peut-etre as-tu déjà répondu à certaines de ces questions sur le fil Stockage inter-saisonnier : tunnel à galet; je suis en train de passer en revue les 550 interventions qui s'y trouvent alors pardonne-moi si jamais mes questions sont redondantes...

Je ne vous ai pas montré les plans de la maison mais elle prévoit bien sur accueillir un foyer de masse pour profiter de tout ce bois que nous avons ! Je compte utiliser ce FDM pour chauffer l’eau sanitaire (avec un appoint pour les journées trop chaudes pour chauffer).

[herakles]

dans des climats semblables au notre (Jura, Hautes Alpes françaises, suisses, allemandes ou autrichiennes)

Ca marche en région toulousaine avec des R moyens aux murs et au toit et en DV de l'époque (U=2.3 ..) (R=3 aux murs et R=4en toiture ) , ca marchera au Canada avec des R évidemment supérieurs = R=6 ou 7 avec la paille et du DV très faible émissivité (U=1.2 ..)

Pour ce genre de climat, serait-il pertinent de creuser plus creux ou d'apporter des ajustements?

non , le déphasage de 3 à 4 mois dans un sous-sol argileux/marneux (1.5 mois par mètre ) demande de creuser à 2.20 ~2.40 m

les ajustements = isoler verticalement les fondations un peu plus profondément = 1.50m environ à 2m si tu désires , ou trottoir isolant autour de ta construction ( Vu en Norvège ..)

se servir de la serre pour prendre l'air chaud en excés en été, avec boostage par une dizaine de m2 en toiture ...et travailler simplement en circuit "ouvert" pour recharger le stockage .

4) Est-ce que cela fait une différence d’isoler le stockage aussi par le dessous ?

penser au coût faramineux d'excaver toute la surface de terre pour poser cet isolant sous la masse !!! inutile pour quelques % de rendement amélioré ,alors qu'il suffit d'excaver 30 à 40m3 de terre pour placer 10 à 15 m3 de galets (suivant la taille du RDC )

La chaleur ainsi stockée peut-elle être diffusée vers la dalle sans aucun système de transfert par fluide caloporteur ?

exactement , sur le simple cheminement de la chaleur qui se propage à raison de 0.75 m environ par mois...

le PDM sera donc cette variable d'ajustement des appoints nécessaires .

J'ai posté un tableau des apports en kwh et des récupérations sur les discussions avec david 47

[herakles]

"

stockage dans tunnel de galets VS stockage dans la terre

Cette phrase prêtant à confusion , élève KroM67 , vous me copierez 100 fois :

le stockage dans la terre se fait SOIT à partir des tunnels de galets (interface air/terre )
SOIT à partir de tuyaux d'eau espacés de 60 à 80cm (interface eau/terre)
Une fois de plus , ce ne sont pas les galets qui constituent eux-mêmes le stockage proprement dit mais la terre AUTOUR ..

[herakles]

pour sergio :

variante "à air" vs "système à eau "

la serre peut avoir une partie de la toiture vitrée "ombragée " par des stores , des lames métal , des grillages , ou des capteurs à air qui finissent de "booster" la chaleur jusqu'à plus de 40°C en été , température à partir de laquelle le stockage peut se faire..

Bien entendu , une nappe phréatique trop près de la surface (moins de 4m ) et "courante " peut mettre à mal les performances du système (à eau ou à air)

solution = drainer si on est sur terrain en pente , ou surélever la cosntruction..

[SergioTango]

Tout ça est de plus en plus intéressant ! Tu es en train de me convaincre d’utiliser l’air plutôt que l’eau comme fluide caloporteur !

Dis-moi, si je désire utiliser l’air seulement pour charger les tunnels mais pas pour restituer la chaleur dans la maison, est-ce que je redirige l’air sortant des tunnels vers l’extérieur ou vers la serre ?

[herakles]

Dis-moi, si je désire utiliser l’air seulement pour charger les tunnels mais pas pour restituer la chaleur dans la maison, est-ce que je redirige l’air sortant des tunnels vers l’extérieur ou vers la serre

tu peux dévélopper ta question ? ?

dans l'autre discussion , j'ai maintes fois expliqué qu'on peut utiliser l'air venant du stockage pour chauffer/rafraîchir la maison :

en été ,l'air peut être redirigé vers la serre directement (il est alors aux alentours de 18°C à la fin de l' hiver à 26°C~30°C début Septembre )

ou redirigé vers la maison PUIS dans la serre si l'été est trrès chaud et que la maison a du mal a rester fraîche = l'air veannt du stockage est frais = climatisation !

En hiver , chaque fois qu'il y a du soleil = l'air vient directeemnt des capteurs pour chauffer la maison s'il y a de l'inertie dans les murs intérieurs (closons de terre , murs de pierres ...)

la nuit tombée , l'air froid extérieur peut passer dans les tunnels (qui fonctionnent COMME des puits canadiens ) pour s'y réchauffer de -10°C à +15°C ou20°C et rentrer par le plenum , convenablement filtré (filtres haute performance ..)

et cela pendant que la dalle reste raisonnablement tiède et que le PDM ajuste aux petits oignons la tempéraure désirée si besoin est ; de plus , les apports solaires par les vtrages SUD permettent de remonter doucement la tempéraure de la dalle au fur et à mesure que l'on se dirige vers le printemps .

ETE comme HIVER = l'eau chaude peut être fournie par des capteurs à eau ou par une batterie d'échange air-eau ( la solar box )

[SergioTango]

J’aurais une petite amélioration à apporter pour le climat canadien concernant l’utilisation du tunnel à galets en hiver : Serait-il pertinent de faire passer l’air entrant de dehors à -20 degrés par un puits canadien extérieur AVANT qu’il entre dans les tunnels à galets sous la maison. Cet air entrerait alors dans les tunnels à disons 10 degrés, gagnant déjà 30 degrés avant de commencer à puiser l’énergie du stockage intersaisonnier ?

Deuxième question : Dans le cas où les tuyaux PVC sont installés verticalement dans les galets, n’est-il pas judicieux de percer des trous dans les bouchons du bout pour éviter l’accumulation d’eau à cet endroit ?

[herakles]

J’aurais une petite amélioration à apporter pour le climat canadien concernant l’utilisation du tunnel à galets en hiver : Serait-il pertinent de faire passer l’air entrant de dehors à -20 degrés par un puits canadien extérieur AVANT qu’il entre dans les tunnels à galets sous la maison

Tres bonne question ! ce point a éte vu avec david47 et avec stek p= tout a fait logique de préchauffer l'air neuf dans un autre puits caandien avant qu'il n'entre dans les galets ( plutôt vers 0°C ~5°C dans le climat canadien..)

Effectivement , il faut aussi percer quelques trous dans les bouchons , par prudence , bien que la condensation se fasse plutôt au contact des galets en début de matinée , l'air chaud de l'après midi évaporant toute cette eau .

[herakles]

Deuxième question : Dans le cas où les tuyaux PVC sont installés verticalement dans les galets, n’est-il pas judicieux de percer des trous dans les bouchons du bout pour éviter l’accumulation d’eau à cet endroit ?

il y a une autre variante de disposition des collecteurs = tubes HORIZONTAUX fendus + bouchon , comme sur ces coupes et cette photo .

-meilleure distribution de l'air au départ des fentes , pas d'eau stagnante dans le conduit à fentes
mais coût d'un coude à 90° en plus....ou d'un té et 2 bouchons ...

depuis , je dispose soit comme cela, soit verticalement ( à condition d'avoir au moins 80 à 90cm de galets en hauteur )