Tracker thermique

[Paillafond]

Bonjour Lafuite73
Malheureusement je n'ai pas encore réussi à comprendre ton procédé.

Je résume ce que j'en ai compris : Un tube central fermé en partie supérieure présente des fentes sur son pourtour. Il est relié à la pompe.
Ce premier tube est enchassé dans un autre tube en PP très légèrement plus large, lui aussi présentant des fentes sur son pourtour.
Après, je suis perdu. Je comprends l'aspiration, mais pas le positionnement en hauteur ?

De mon côté, j'imagine un piston vertical repoussé par la dilatation d'un volume d'air (dans un cylindre placé en haut de la cuve) à mesure que la température de l'eau s'élève puisque volume d'air et température varient proportionnellement.

De ce fait, l'aspiration placée au bout du piston descend si la température haute de la cuve s'élève, et inversement, la bouche d'aspiration remonte si la température des niveaux supérieurs baisse.
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[Paillafond]

Bonjour Lafuite73

Malheureusement je n'ai pas tout compris de ta proposition : tu évoques 2 tubes concentriques, percés de fentes étroites. Le tube intérieur, fermé en partie haute est relié à la pompe, ce qui fait que l'eau doit passer à travers 2 séries de fentes. Mais comment l'aspiration peut elle se câler dans une strate de températures ?

De mon côté, j'imagine un système immergé (en partie haute de la cuve) constitué d'un piston coulissant dans un cylindre vertical.
La partie supérieure au dessus du piston est un volume d'air captif.
La variation de ce volume d'air est proportionnelle aux températures. Donc, théoriquement, la bouche d'aspiration reliée à la base du piston remonte si la cuve refroidit, et inversement, la bouche descend si la cuve s'échauffe en partie haute.

[titijoy3]

Bonsoir paillafond,

je n'ai peut être rien compris mais il me semble que dans une enceinte fermée, la pression est la même partout et l'eau subira la même pression que le tube et il n'y aura pas de changement de niveau, si l'enceinte n'est pas fermée en bas, l'eau passera à l'extérieur en cas d'augmentation du volume d'air et reviendra à l'intérieur en cas de diminution, pour qu'il y ait déplacement du tube seul, il faudrait que seule soin extrémité soit en dehors de l'enceinte..et qu'il n'y ait pas de débit d'eau ?

[titijoy3]

peut être une solution : un mitigeur thermostatique qui puiserait l' eau chaude en haut et l'eau froide en bas du ballon pour avoir la bonne température en sortie, de toute manière, un brassage du volume d'eau est inévitable car quand on puise de l'eau d'un coté il en rentre de l'autre mais il doit être limité et les strates doivent rapidement reprendre leur place..

[Paillafond]

Bonsoir Titijoy3
Dans mon cas, la cuve sera "atmosphérique", (j'ai oublié de le mentionner) donc seule la variation du volume d'air est à prendre en compte. En fait pas vraiment, car lorsque la base du piston s'enfonce, la pression augmente legèrement.

Dans une enceinte fermée, à la dilatation de l'air, devrait s'ajouter la dilatation de l'eau avec les températures. Mais la variation du volume d'air devrait être réduite par l'augmentation de la pression ( je parle de mémoire.... : pression.x.volume = constante). Mais j'avoue avoir besoin d'aide sur ce coup là !

[titijoy3]

dans une enceinte fermée, il ne peut y avoir dilatation, du coup c'est la pression qui augmente, enfin, s'il n'y a que du liquide ou que du gaz dans l'enceinte, s'il y a à la fois du liquide et du gaz, il y a surement une dilatation différentielle d'un corps par rapport à l'autre, les liquides étant incompressibles, ça doit être le liquide qui se dilate et le gaz qui est comprimé ?

[Paillafond]

C'est précisément ce brassage occasionné par le puisage d'une eau chaude en haut de cuve avec le retour plus froid du plancher chauffant que je cherche à contourner. Car qui dit brassage, dit eau tiède par mélanges des strates de températures.
Yves à mentionner des vannes 4 voies, cela signifie deux boucles de circulations qui mélangent leurs eaux : une boucle cuve haute vers cuve moyenne d'un côté, et de l'autre, une boucle entre le départ plancher chauffant et son retour.

[titijoy3]

C'est précisément ce brassage occasionné par le puisage d'une eau chaude en haut de cuve avec le retour plus froid du plancher chauffant que je cherche à contourner. Car qui dit brassage, dit eau tiède par mélanges des strates de températures.
Yves à mentionner des vannes 4 voies, cela signifie deux boucles de circulations qui mélangent leurs eaux : une boucle cuve haute vers cuve moyenne d'un côté, et de l'autre, une boucle entre le départ plancher chauffant et son retour.

ok, je comprends mieux, ne vaudrait il pas mieux avoir deux cuves séparées, une pour chaque usage ?

[lafuite73]

Bonjour Paillafond,

C’est une très bonne idée le vérin à air.
Plutôt vessie que piston avec joints qui risque de poser des problèmes de fuite. Voir vérins à vessie chez Pronal qui sont des bons professionnels. Il y a juste une valve de regonflage à prévoir, c’est comme pour les pneus de voiture les molécules d’air arrivent à diffuser à travers le caoutchouc.
La pression varie proportionnellement à la température par rapport au zéro absolu. Mettre un ressort en opposition du vérin et amplifier le mouvement avec un bras long devrait parfaitement être faisable.

Une explication sur le principe que j’avais proposé :
On prend 2 barres pleines carrées 20x20mm de 1.2m de long chacune à 20°C. Une en polypropylène, une en inox. On les mets // l’une sur l’autre et on les solidarise ensemble à une extrémité. On perce un trou ø2mm à 1m du point de solidarisation dans l’empilage des 2 barres à 20°C. Ensuite les 2 barres sont soumises à une température qui varie linéairement de 20°C du côté où elles sont solidaires pour arriver à 90°C à l’autre extrémité. La barre en PP va alors s’allonger sous l’effet de la dilatation et le trou de ø2 va être à la cote 1005.3mm. La barre inox a un coefficient de dilatation 8.8 fois plus faible et le trou sera à la cote 1000.6mm. Si on veut faire passer du fluide depuis le trou dans le PP pour sortir par le trou dans l’inox : il ne pourra pas passer car les 2 trous ne sont pas en face. Ensuite si on laisse refroidir les 2 barres alors les 2 trous vont tout doucement se déplacer l’un par rapport à l’autre et on va ouvrir progressivement le passage.

Dans ma simulation je ne fais pas un trou mais des trous sur toute la hauteur des tubes coaxiaux. Je considère que le tube en PP reste à la température de l’eau dans le réservoir. Le tube en inox va être a peu prés à la température du fluide aspiré. Cependant, comme son coefficient de dilatation est faible, sa longueur ne varie pas beaucoup. Le calcul permet de conclure que plus la hauteur du réservoir sera importante plus ce sera facile à fabriquer et efficace.

Des idées d’aspects pratiques pour l’application :
1-Remplacer l’inox par du cuivre non recuit qui est moins merd….. à usiner.
2-Ajouter un clapet d’aspiration taré légèrement au-dessus de la perte de charge dans la section de passage des trous. Par ex une bille en acier de diam D par son poids sur un siège de diam 0.4D donne 0.1bar de dP. En effet si les tubes coaxiaux grippent l’un sur l’autre ou à certaines conditions de température basse ou si le calcaire bouche les lumières on peut avoir une section de passage qui tend vers 0. Alors un clapet taré sur l’aspiration permettra à la pompe de toujours débiter.
3-Le jeu radial entre le tube cuivre et le tube PP ne doit pas être trop important car la fuite dans ce jeu laissera passer un peu de fluide. On pourrait fendre le tube PP dans sa longueur et mettre quelques joncs d’arrêt en fil rond sur la longueur. Profiter de la fente pour guider le tube PP pour qu’il ne vrille pas en rotation et que les lumières usinées ne tournent pas les unes par rapport aux autres.
4-Il faudra déterminer les diamètres des tubes et la longueur des lumières pour avoir une perte de charge acceptable à l’aspiration. 2 lumières diamétralement opposées de longueur d’arc 1.5D ?

[Paillafond]

Bonjour Lafuite73
Ca y est j'ai compris ton idée basée sur les dilatations différentes des matériaux.
Mais la variation du tube PP de 5 mm est insuffisante pour suivre l'évolution de hauteur d'une strate d'eau à 35°C qui doit être, j'imagine, de l'ordre du mètre.
Pour rester dans cette idée, un bilame dont on amplifierait l'action devrait une solution ?
Je regrette que ma première idée de capteurs thermiques encadrant une strate d'eau n'aboutisse pas. Un chariot vertical aurait permis de puiser l'eau à la température demandée, commandé par un système électronique ressemblant à un thermostat.

[goaoute]

Ne serait-il pas plus simple de prendre l'eau la plus chaude et d'en réguler son injection par un thermostat de radiateur ?

[Paillafond]

Je poursuis mon idée de thermostat ...

Une régulation solaire devrait pouvoir être détournée lorsqu'elle peut gérer 2 champs de capteurs, ou 2 cuves de stockage :

Quand la cuve 1 est pleine, la régulation oriente le flux solaire vers la cuve 2, en commandant le circulteur du circuit en question. Ceci est permis par des sondes de températures installées dans les cuves, qui, reliées à la régulation, informe des températures dans les 2 cuves.

Par analogie, on pourrait installer des sondes hautes et basses sur un chariot mobile se déplaçant à la verticale dans une cuve.
Sonde haute = 45•C et sonde basse 25°C, un moteur est alimenté (en lieu et place du circulateur 1) pour faire descendre le chariot.
Un hystérésis de 5°C évite les aller-retours incessants, jusqu'à l'inversion qui se produit quand sonde basse = 25•C ce qui actionne une remontée du chariot.

A la place des 2 circulateurs, il faut un moteur qui puisse inverser son sens de rotation.

[lafuite73]

Ci joint un tableau pour un réservoir de 2m de haut qu'il faudrait optimiser pour votre application. Il n'est pas apparu lors de mon précédent message.

On voit que la hauteur du point d'aspiration varie de 430mm c'est à dire très bas quand l'eau est très chaude. Avec une eau très froide il peut remonter à 1420mm. Et la température du fluide aspiré varie de 41 à 59°C. Cela n'a rien à voir avec les 5mm de dilation du tube PP.


Cordialement
J'espère que ce tableau va passer...

[titijoy3]

Je poursuis mon idée de thermostat ...

Une régulation solaire devrait pouvoir être détournée lorsqu'elle peut gérer 2 champs de capteurs, ou 2 cuves de stockage :

Quand la cuve 1 est pleine, la régulation oriente le flux solaire vers la cuve 2, en commandant le circulteur du circuit en question. Ceci est permis par des sondes de températures installées dans les cuves, qui, reliées à la régulation, informe des températures dans les 2 cuves.

Par analogie, on pourrait installer des sondes hautes et basses sur un chariot mobile se déplaçant à la verticale dans une cuve.
Sonde haute = 45•C et sonde basse 25°C, un moteur est alimenté (en lieu et place du circulateur 1) pour faire descendre le chariot.
Un hystérésis de 5°C évite les aller-retours incessants, jusqu'à l'inversion qui se produit quand sonde basse = 25•C ce qui actionne une remontée du chariot.

A la place des 2 circulateurs, il faut un moteur qui puisse inverser son sens de rotation.

il existe un module électronique thermostat différentiel à deux sondes destiné à prendre la température du capteur et celle du ballon pour décider ou non de faire tourner le circulateur, je vais essayer de le retrouver, je ne sais pas si ça convient

[Paillafond]

Bonjour
@Lafuite73 : j'ai lu, relu, et relu à nouveau les explications que tu as données précédemment, mais je ne comprends pas comment le mélange s'opère, et encore moins comment il se calcule ?

Il m'est plus facile d'imaginer 2 tubes concentriques et percés de fentes. Le tube extérieur tourne selon la température (poussé par la dilatation d'une vessie d'air, ou un bilame ?). Cette rotation amène les fentes des 2 tubes en regard selon la bonne strate de températures.

@ titijoy3 : une régulation solaire compare la température d'une sonde dans le capteur et les sondes de 1 ou parfois 2 réserves d'eau, et peut commander la mise en route d'un premier circulateur, puis d'un second, pour charger en alternance ces 2 réserves.
A valider quand même avant d'aller plus loin....

[titijoy3]

peut être ce montage :https://www.googleadservices.com/pag...gQIBxBg&adurl=

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[titijoy3]

ah, le lien ne passe pas..

https://www.googleadservices.com/pag...gQIBxBg&adurl=

kit interrupteur différentiel de température sur c dicsc...

[Paillafond]

Bonsoir Titijoy3
Merci pour le lien, mais l'appareil ne fait qu'une fonction : le moteur (la pompe) est mise en marche si le température (du capteur) est supérieure à un température de consigne (la réserve), puis s'arrête lorsque la température est atteinte.

Dans mon cas, cela donnerait ceci : le chariot vertical s'élève dans la cuve, puis s'arrête dans la bonne plage de température. (la sonde capteur est à échanger avec la sonde cuve).

Je n'ai pas résolu le mouvement du chariot dans l'autre sens !

Dommage, car le prix était abordable !

Sur google, j'ai tapé "régulation solaire 2 ballons" et je pense que cela devrait convenir avec la charge de 2 réserves (ballon ou bassin), ou encore, la gestion de 2 serpentins dans un même ballon. J"en ai la description, mais pas le fonctionnement précis. L'alimentation du second ballon, quand le premier ne peut plus recevoir de calories, se fait elle de façon continue, ou par alternances ? Dans le premier cas, c'est bon mais pas dans le second, mon chariot changerait de place à chaque alternance.

Pour faire monter ou descendre le chariot, il faut un moteur qui puisse inverser son sens de rotation. Il me semble que le plus accessible soit un moteur de volet roulant, en terme de prix et disponibilité.


Mais le projet des 2 tubes concentriques, percé de fentes s'enroulant en hauteur autour du tube central, suit son chemin.
Car la rotation d'un second tube, percé de fentes sur tout son pourtour, amène une mise en regard des fentes choisies en finction de leur hauteur, donc d'une strate de température.

C'est là un procédé mécanique qui me plaît bien.

Reste à faire tourner ce tube extérieur avec la température supérieure du haut de cuve.

J'ai déjà évoqué la dilatation d'un volume d'air immergé en partie haute. La dilatation de ce volume d'air est elle en mesure de surmonter les frictions entre les 2 tubes, surtout avec des fentes qui peuvent accrocher, et la force d'aspiration qui risque de plaquer les parois ?

La dilatation d'un tube cuivre, immergé lui aussi, qu'il faudrait démultiplier ?

Une spirale faite dans un matériau à mémoire de forme ?

Bref, je cherche ...

[lafuite73]

Bonjour Paillafond,
Au lieu de faire tourner un tube autour d'un autre, j'ai simplement proposé de faire coulisser axialement un tube par rapport à l'autre. Le déplacement axial est produit par les coefficients de dilatation différents des 2 tubes. C'est comme un tiroir de distributeur hydraulique qui se déplace dans une chemise. Quand une arête de tiroir arrive en face d'une arête de la chemise le débit est nul. Dès que le tiroir se déplace axialement et que les arêtes s'écartent le fluide peut passer. Ci joint un calcul vite fait des résultats que cela peut donner.

[Paillafond]

Bonjour Lafuite73
Désolé pour mon retard à l'allumage. Mais j'ai enfin compris le procédé !

Dès que je retrouverai de la connexion, je ferai passer le schéma (je confine au bout du monde )

Cependant, si je comprends bien les courbes, je ne peux pas vraiment choisir une température comme 35 ou 40°C si la cuve s'échauffe au delà de 55°C en partie haute. C'est bien ça ?


L
[N

[lafuite73]

Bonsoir,
Le système ne sera jamais aussi parfait qu'avec des capteurs et de l'électronique.
Quand c'est un peu chaud les trous du haut s'ouvrent. Quand ça devient beaucoup plus chaud le tube PP continue de monter et ferme les trous du haut. C'est ceux du milieu qui s'ouvrent.
Si vous travaillez sur Excel je peux vous envoyer un calcul en MP. Mais avant je peux l'affiner. Dites moi en regardant la courbe envoyée ce que vous voudriez comme résultat: Les températures mini et max dans le réservoir lors de votre utilisation et la plage de température du fluide prélevé souhaitée. On peut jouer sur différents aménagements mécaniques pour approcher votre demande. Il faut aussi indiquer la hauteur du bi-tube vertical dans le réservoir ainsi que le débit de votre pompe et si possible sa référence. Comment se fait l'accès à l'intérieur du réservoir. Le réservoir est 'il pressurisé? Sinon la pompe est elle en charge ou au dessus du réservoir?
Cordialement

[titijoy3]

en tout cas, chapeau pour le principe !!

par contre, la réalisation risque de ne pas être simple, de plus, le tube pvc va se dilater également en diamètre ?

[titijoy3]

sinon, un flotteur ajusté sur la densité de l'eau à la température souhaitée et solidaire de l'aspiration ?

[Paillafond]

Je suis en Bretagne et bénéficie d'un toit d'ardoises plein Sud, incliné à 45° que je veux transformer en capteur solaire. Le côté rustique de ce capteur rudimentaire est compensé par sa surface de 20 m2.

Je veux copier l'expérience ci-dessous dejà réalisée. Le lien ne fonctionne pas directement après refonte du site Apper, mais en tapant ceci sur Google, on tombe facilement dessus :" chauffe eau solaire par toiture d"ardoises. Apper."

Ces 20 m2 seront associés à une réserve d'eau, non pressurisée, en ré-utilisant une ancienne cuve toutes-eaux devenue obsolète après l'installation du tout-à-l'égout. Cette cuve fait 3 m3, mais après une isolation interne de 20 cm + une membrane Epdm, le volume sera de 2 m3, avec une hauteur d'eau voisine de 1,10 m.

L'installation solaire n'existe donc pas encore. Je la souhaite en auto-vidange pour résoudre les problèmes de gel l'hiver, des surchauffes l'été et les éventuelles pannes électriques : toute l'eau en toiture se vide dans la cuve de stockage.

Le circulateur n'est pas encore choisi. Son emplacement me pose un problème. Il est difficile de l'installer en pied de cuve, car ce serait à l'extérieur et il faudrait une pompe de relevage pour laisser au sec une cavité latérale. La pompe a donc plus de chance de se trouver dans un garage, à 70 cm au dessus du niveau d'eau, donc 1,80m du fond. Il devra alors élever l'eau à 6 m de haut.

L'émissaire de chaleur doit être également créé. Ce sera un plancher chauffant (45 m2) et mur chauffant (10 m2, plus si je peux) , avec un pas serré de 15 cm.
Le principe est de faire circuler une eau faiblement chaude mais abondante, compatible avec une production solaire médiocre en mauvaise saison, dans un réseau serré de tuyaux. D'où ma recherche de maintenir le plus possible la stratification.
Je suppose qu'une température d'eau entre 30 et 40°C en entrée devrait convenir pour chauffer une pièce de 50 m2. Le débit pourra être adapté pour moduler le chauffage.

Quand le solaire ne sera plus suffisant, les radiateurs électriques prendront le relais.

Tout est donc à réaliser ! Tout est ouvert !

Je prends le temps de la réflexion très largement à l'avance, car pour l'instant, j'ai le temps. Mais quand viendra le temps de la réalisation, je ne l'aurai plus !

[titijoy3]

pourquoi ne pas utiliser directement l'air chaud pour chauffer la maison: pas de gel, pas de cuve, pas de fuites d'eau, pas de pompe à eau..

juste un ventilateur, des thermostats et des clapets,

il est vrai qu'une réserve d'eau chaude peut permettre de chauffer aussi la nuit..

[Paillafond]

Bonsoir Titijoy3

Il existe effectivement des capteurs a air. Guy Isabel en est le chantre. Il a installé de belles réalisations dans le Maine et Loire avec des ardoises en guise d'absorbeur. C'est très réussi.
Mais ...
- l'air chaud est disponible ... quand il fait soleil, et nous alors, on en profite pour ouvrir les fenêtres, même en hiver !
- il n'y a pas de stockage possible (ou alors batterie air/eau) et il faut des volumes d'air très importants pour chauffer, vue la faible capacité thermique de l'air comparé à l'eau.
- il faut percer les murs pour passer des gaines, ... et les miens sont en pierres et font 70 cm d'épaisseur : ça calme ! 樂

[titijoy3]

effectivement, c'est plus facile de percer pour passer un tuyau de 16 que pour une gaine de 200 !!



cela dit, si le capteur est en toiture il est inutile de percer les murs, on peut passer par les planchers, reste le problème du stockage.. on peut chauffer des briques dans le style des chauffages électriques à accumulation..après, pour le volume d'air, il faut un ventilateur puissant,

pour mon capteur à air, j'envisage d'utiliser un moteur d'aspirateur en limitant la vitesse avec un variateur, le ventilateur présent actuellement étant un peu léger

[Paillafond]

Bonjour Titijoy3
Une info pour rêver :
https://www.futura-sciences.com/scie...nt-mois-84523/

[titijoy3]

Bonjour Titijoy3
Une info pour rêver :
https://www.futura-sciences.com/scie...nt-mois-84523/

ça, ce serait le graal !! merci pour l'info !!

[Paillafond]

Bonjour

Je me suis penché sur les coefficients de dilatation des différents matériaux disponibles dans le commerce pour un simple particulier.

J'ai éliminé l'inox car il a la réputation d'être difficile à travailler.
Tube PP : 150. 10-6
Tube cuivre : 17. 10-6
Tube fibro ciment : 11. 10-6

Séduit par le fibro-ciment, j'ai cherché s'il y avait des couples disponibles.

J'ai trouvé que le tube fibro à l'intérieur de 75 int/102 ext peut convenir avec un tuyau PP de 110 int, soit 8 mm de différence.sur les diamètres.

Fibro interieur/ PP extérieur c'est pour puiser l'eau de le cuve.

L'inverse peut s'imaginer pour "placer" l'eau qui arrive des capteurs s
dans la bonne strate de température au sein de la cuve.
Donc PP intérieur et fibro-ciment à l'extérieur.

J'ai donc trouvé qu'un tube PP de 80 int/90 ext s'insère à l'intérieur d'un tube fibro de 100, soit une différence de 10 mm sur les diamètres.

Dans les 2 cas : fibro-int/PP-ext ou PP int/fibro-ext, ce sont les diamètres donnés plus haut qui sont les plus serrés.

Lafuite73 penses tu que ces jeux de 4 mm pour l'aspiration et de 5 mm pour la diffusion pourront convenir ?