Ce document est une suite au premier document décrivant mon installation de chauffage solaire. Il ne le remplace pas, son but est plutôt de faire un point sur les modifications et améliorations que j’ai apportées au montage initial. J’y ai ajouté également quelques commentaire sur les points que je trouve particulièrement positifs de mon l’installation.

Malgré tout, autant prévenir le lecteur sensible dès maintenant : il y est essentiellement question de ce qui n’a pas marché ce qui est très négatif. Mais d’un autre côté sont aussi exposées les solutions de contournement qui marchent… Le lecteur devrait donc trouver ici une liste de bonnes et de mauvaise idées ‘testées pour vous’ grandeur nature.

En Août l’auteur a prêté sa maison et il est parti loin (Non ! Pas au soleil : en Bretagne). Malgré de nombreux efforts de fiabilisation fournis en Juillet, évidemment, ce qui devait arriver est arrivé : la dernière semaine nos invités se sont lavés à l’eau froide…. Je me suis juré que cela n’arriverait plus et que toute nouvelle modification ne devait plus aller que dans le sens d’une absence totale d’intervention de ma part.

SOMMAIRE

1.2.2Stock de chauffage. 4

1.2.3Plomberie annexe. 5

1.3Capteurs annexes. 7

1.3.1Débitmètre électronique / Protection de la pompe. 7

1.3.2Températures d’entrée et de sortie. 7

2Circuit secondaire. 7

2.1Nouveau schéma avec mur chauffants. 8

2.2Circulateur ECS. 12

2.3Vanne thermostatique ECS. 12

2.4Vanne de sélection ECS solaire-fuel (V3ECS)12

2.5‘Luxe(s)’12

3Régulation. 12

3.1Millenium 3. 12

3.1.1Circuit primaire. 12

3.1.2Circuit secondaire. 12

3.2Capteurs annexes. 13

4Conclusion. 13

1 Circuit primaire

1.1 Les Panneaux

Pas grand-chose à dire à ce sujet mis à part qu’ils fonctionnent plus que correctement. Juste un regret à propos des joints que j’ai utilisé : les joints gaz (bleus) sont beaucoup plus efficaces, ils résistent beaucoup mieux aux important cycles de température. Désormais, à chaque ennui je remplace, cela vaut pour l’ensemble de la plomberie.

J’ai parfois un peu de condensation, surtout dans un panneau. Je n’ai pas encore trouvé de recette miracle, ceci dit je ne suis pas sûr que cela change notablement le résultat.

Ils ont résisté à quelques tempêtes, dans mes conditions c’est donc possible. (Je rappelle que je suis protégé des vents arrières par un rideau d’arbres situé à une vingtaine de mètres et que le vent de tempête est plutôt latéral.)

1.2 Les stocks:

Cela a déjà été dit : le fait d’avoir 2 stocks complique la mise en œuvre d’un système drain back mais le jeu en vaut la chandelle puisqu’en hiver ce système offre l’opportunité de préchauffer l’ECS de 50% du besoin gratuitement. Le mot gratuit signifie que le préchauffage de l’ECS se fait à des périodes de la journée où le chauffage du stock de chauffage ne serait pas possible (car trop chaud).

En gros l’eau rentre dans la chaudière (côté ECS) à une température comprise entre 25 et 30° au lieu de 5°, avec une autonomie de 3 jours de très mauvais temps.

La complication est en fait à deux niveaux :

Un niveau simple qui est celui de la régulation. Il faut faire le choix entre les deux stocks et surtout gérer correctement les passages de l’un à l’autre qui sont des moments où les températures lues sur les sondes ne sont pas réellement significatives.
Un niveau plus complexe qui est celui de l’hydraulique. Le problème ne vient pas tant du fait d’avoir deux stocks mais du fait que l’un a un serpentin et l’autre pas. Jai mis très longtemps à comprendre certains phénomènes la figure ci-dessous, qui schématise mon montage, tente de les expliquer.

Soit à partir de la réserve, la pression est égale à la pression atmosphérique augmentée de la différence de hauteur h : P(A)= Patm+h
Soit à partir de l’ébuleur, la pression est égale à la pression atmosphérique augmentée de la différence de hauteur h1 et diminuée de la perte de charge liée au débit Q sur cette longueur de tuyau Patm +h₁-h₁.a.Q²

Pour qu’il y ai équilibre il faut donc que h= h₁-h₁.a.Q². On remarque que cette expression ne dépend pas du volume de la réserve ni même de la hauteur du point A sur le tuyau. Il se trouve (c’est un hasard) que dans mon montage (1- a.Q²) est peut différent de 0. La réserve se vide donc (dans le stock) quasi complètement au bout d’un quart d’heure de fonctionnement.

Encore une fois ceci ne dépend pas du volume de la réserve ni de sa hauteur ni de la hauteur du point A, c’est cela que j’ai eu bien du mal à comprendre. On notera au passage que la hauteur du point A est quand même importante puisqu’à l’équilibre c’est h2 qui défini la pression statique sur la pompe qui doit être la plus grande possible contre la cavitation. A doit donc être le plus haut possible.

J’ai la chance de ne pas avoir un facteur (1- a.Q²) négatif et donc le fonctionnement actuel me satisfait quand même. Je suis maintenant sûr que cela n’a pas toujours été le cas ! Le seul problème est que la réserve étant vide à l’équilibre elle ne se rempli pas complètement lorsque les panneaux se vident à l’arrêt de la pompe. Cela veut dire que petit à petit (environ 2 semaines après que les invités aient pris le contrôle des lieux) il n’y a effectivement plus du tout assez d’eau et la pompe cavite…

Pour parer à cela je m’assure qu’en fin de pompage l’eau a circulé par le stock (ce qui rétabli, au moins en partie, le niveau de la réserve) puis je vide les panneaux par le circuit ECS.

D’autre solutions/précautions sont à envisager si vous voulez copier ce montage.

·Le premier serait de limiter les pertes entre l’ébulleur et le point A : il est donc indispensable d’avoir des tuyau de gros diamètre sur cette portion, 20mm semblent être un strict minimum pour un débit de 1,1m3/h. Bien entendu limiter coudes et raccords divers ne nuira pas

·Le second est quand même de remonter le point A le plus haut possible : Il faudrait trouver une réserve la plus plate possible. En effet le niveau haut de cette réserve ne peut être au dessus de celui du stock, sinon elle ne se remplira pas

·Une troisième solution serait d’empêcher l’eau ‘en trop’ de se vider dans le stock. Une vanne électrique sur la canne d’arrivée dans le stock ferait très bien l’affaire. Cela ne m’a pas plus du tout car il faudrait que le fonctionnement ce cette vanne soit synchrone de V3PS, cela ne me semble pas faire partie des solutions simples et fiables.

·On peut aussi déplacer V3PS en haut, beaucoup de choses deviennent plus simples mais on est sur la ligne chaude, je n’ai pas osé. Avec une vanne à secteur sélectionnée soigneusement pour résister à 100° c’est probablement jouable.
Cela simplifie les choses puisque c’est le stock qui devient la réserve du circuit.

1.2.1 L’ECS

600L d’ECS pour 5 c’est beaucoup mais c’est très bien pour les zones de petit temps en été. P Amet m’avais prévenu : il est effectivement TRES agaçant d’entendre la chaudière se mettre en route…

Le serpentin du haut ne me sert toujours ‘que’ de réserve pour remplir les panneau en début de pompage. Il permet d’injecter de l’eau chaude et facilite donc la stabilité des phases de démarrage.

Je n’ai eu qu’un soucis avec l’ECS

un raccord en PET a lâché (parce que forcé au montage). Evidement c’est celui d’arrivée d’eau froide : il a fallu vider les 600L : TRES agaçant.

1.2.2 Stock de chauffage

1500L pour le stock de chauffage semblent corrects, un peu plus (2000L) seraient mieux ? Les murs chauffant participent un peu à l’augmentation ce stock désormais.

Ici aussi deux soucis

J’avais mis des morceaux de mousse à la surface du stock pour assurer l’isolation : Grosse erreur au bout d’un an cette mousse s’est imprégnée d’eau, déchiquetée et a coulé au fond nuisant ainsi très fortement au pompage…

=> Je suis passé à une isolation sérieuse au dessus du couvercle (polystyrène extrudé + mousse expansive)

=> J’ai ajouté un sécurité sur la pompe pour vérifier qu’elle ne tourne pas dans le vide (voir + loin)

Les radiateurs sont suspendus par des câbles : au bout d’un an l’un d’entre eux s’est détaché du fait d’un câble rouillé…

=>J’ai posé des câbles plus gros que j’ai soigneusement reliés à la terre.

J’ai ajouté un système de remplissage automatique du stock de chauffage. Pour cela j’ai utilisé un pressostat et une vanne de machine à laver (environ 15€ le tout d’occasion). Lorsque le pressostat indique que la cuve est ‘vide’ la vanne s’ouvre le matin à 7h pour une durée maximale de 30s (cela évite les inondations). C’est une modification très luxueuse vu que ce n’est activé qu’une fois par mois environ, mais cela répond à l’idée de ne pas avoir à tout expliquer aux invités…

J’ai beaucoup modifié le système de stratification. J’ai enlevé la jupe, fermé le tuyau PVC en bas après l’avoir changé pour un plus gros diamètre et je l’ai raccourci pour que le haut du tube PVC soit plus bas que le niveau dans la cuve. J’ai gagné un peu mais il est toujours difficile d’atteindre 10° d’écart entre le haut et le bas. Je continue à penser qu’un débit de 1,1m³/h ne peut que remuer un stock de 1,5 m³ et je n’ai probablement pas une forme de cuve adaptée (rapport diamètre/hauteur).

Ceci dit je me suis fait une raison que voici :

Mon stock servant uniquement au chauffage et pas à fournir de l’ECS dans le haut est-il bien utile de stratifier, je pense que non. Et je suis passé au sujet suivant.

1.2.3 Plomberie annexe

J’utilisais un ancien ballon d’eau chaude sous évier comme réserve pour remplir les panneaux au démarrage. C’est typiquement une fausse bonne idée.

J’ai eu relativement longtemps des bulles d’air au niveau de la pompe lorsque celle-ci réchauffait l’ECS. J’avais finalement déterminé que le ballon d’eau chaude ne se vidait pas à tout les coup ou, pour être plus exact, au bout d’un temps aléatoire ???

J’en suis venu à conclure que de temps à autre l’eau montait au dessus du tuyau d’eau chaude dans le ballon ce qui l’empêchait de se vider rapidement quand cela était nécessaire (en le mettant ‘sous vide’)…

=>J’ai remplacé ce ballon par un vase d’expansion classique dont j’ai percé la valve mais pas la membrane (pour l’instant). Le fait de ne pas percer la membrane doit augmenter la longévité mais cela m’a obligé à modifier légèrement l’arrivé d’eau sur le vase pour éviter qu’il ne se remplisse d’air lors de la vidange des panneaux.

1.3 Capteurs annexes

J’ai ajouté trois capteurs par rapport à ma version de base. Le premier me semble indispensable (fonctionnellement) dans un système en drain back et voir même en installation pressurisée

1.3.1 Débitmètre électronique / Protection de la pompe

Pour assurer la sécurité de la pompe j’ai tout d’abord essayé de mettre un pressostat en aval de celle ci. Cela n’a jamais réellement bien fonctionné, l’hystérésis du pressostat que j’ai utilisé était trop grand et pas facilement réglable.

J’ai donc modifié un compteur d’eau chaude classique pour le transformer en débitmètre électronique. Voici la recette, façon Maïté

1.prenez un compteur eau chaude du commerce

2.installez le horizontalement en aval de la pompe

3.démontez (déplombez) la partie avec les aiguilles

4.au centre de ce qui reste placez (collez) un capteur à effet hall (il faut en trouver un qui soit assez sensible. ex :ss411A honeywell)

5.alimentez le en 24V (cela tombe bien non ?)

6.reliez le à l’entée 1 du millenium avec une résistance pull up de 3kW

7. utilisez la fonction high speed count et cela marche (coût total : moins de 90€)

8.Etalonnage : avant de mettre la sonde au centre :

i.Arrêter la pompe

ii.mettez la partie avec les aiguilles en place, relever le compteur

iii.faite tourner le module ‘aiguilles’ sur lui-même de dix tour (ou plus si vous êtes patient)

iv.relever le compteur, faire la différence, diviser par dix, introduisez la valeur dans la fonction high speed count, c’est fait !

En fait je ne me sers quasiment pas de la valeur absolue du débit qui est de 1100l/h quand tout va bien. J’ai fait une fonction qui, si le débit descend au dessous de 700l/h pendant plus d’une minute, coupe la circulation jusqu’au jour suivant, ce qui protège la pompe des effets très néfastes de la cavitation.

1.3.2 Températures d’entrée et de sortie

J’ai ajouté deux sondes juste en aval de la pompe et en entrée de la cuve. Cela me permet d’avoir un compteur d’énergie (en multipliant la différence mesurée par le débit). Ce calcul intervient en partie dans la commutation chauffage entre le stock et l’ECS.

A propos : c‘est évident une fois qu’on l’a dit, mais la sonde située en aval de la pompe, donc côté froid, indique parfois des températures ‘record’ lorsque les capteurs se vident… C’est d’autant plus vrai qu’à ce moment le débit est faible.

2 Circuit secondaire

La principale modification concerne évidemment la réalisation de murs chauffants (décrite dans document séparé) et leur intégration dans le circuit secondaire.

2.1 Nouveau schéma avec mur chauffants

La principale modification concerne le circuit secondaire pour utiliser les murs chauffant, les autres modifications concernent le montage de la réserve tampon et l’ajout de quelques vannes manuelles.

Fonctionnement du circuit secondaire :

Le circuit des radiateurs est uniquement alimenté par la chaudière et fonctionne de façon indépendante du circuit des murs. C4 assure la circulation, V3R régule la température d’entrée (voir § Régulation)

Pour les murs, C5 assure la circulation et V5R régule la température il y a trois modes de fonctionnement selon la température du stock commandés par les deux vannes TOR V3CH et V3CHR respectivement chargées de l’entée dans les mur et de la sortie (retour).

Les trois modes sont illustrés ci-dessous :

Lorsque le stock est assez chaud (au dessus de la consigne du mur) l’eau ne circule que dans l’échangeur solaire par la pompe C5, on est totalement indépendant de la chaudière. Dans le schéma ci-dessus C4 est à l’arrêt, ce pourrait très bien ne pas être le cas.

Lorsque le stock est tiède (en dessous de la température de consigne mais au dessus de la température de retour des murs), V3CH change d’état et l’eau chaude est prélevée dans la chaudière. Côté retour V3CHR n’a pas changé l’eau froide (28°) circule dans l’échangeur se réchauffe (34.5°) avant de revenir vers la chaudière chercher les 2° manquants pour atteindre la consigne (36.7°)

Dernier cas (le plus triste) : c’est décidément trop froid, V3CHR dirige directement le retour vers la chaudière.

Le circuit de plomberie a donc été modifié, il est finalement devenu plus compact.

2.2 Circulateur ECS

Je sais que c’est un accessoire quasi luxueux mais depuis qu’il ne fonctionne plus (parce que l’on est en mode Hiver) on voit très nettement la différence. On attend à nouveau l’eau chaude au robinet en regardant l’eau froide se gaspiller…

2.3 Vanne thermostatique ECS

Je sais que certains pensent que ce n’est pas indispensable, c’est vrai, mais, en dehors d’assurer une certaine sécurité en été et de limiter les pertes dans les tuyaux, cet engin à la propriété intéressante de transformer l’ensemble des robinets de la maison en robinet thermostatiques ! En effet l’eau chaude étant tout le temps à la même température (et l’eau froide variant peu) la position du robinet qui donne de l’eau à votre goût est toujours la même…

2.4 Vanne de sélection ECS solaire-fuel (V3ECS)

Cette vanne est restée plus de 6 mois en position solaire : du coup elle n’a plus voulu revenir en mode fuel ‘lorsque la bise fut venue’. Je pense qu’il s’agit d’un entartrage. Le diagnostic n’a pas été simple car vu de l’extérieur tout semblait correct.

ðUne goutte d’huile sur l’axe, (+une gousse d’ail à proximité) mais surtout le millenium impose désormais au moins un changement d’état par jour à toute les vannes TOR (la nuit).

2.5 ‘Luxe(s)’

L’eau chaude solaire ce n’est pas cher : j’ai installé une douche dehors, c’est très pratique pour nettoyer le chien ou même l’auteur lorsqu’il s’est couvert de plâtre en construisant ses murs solaires.

Le garage étant à côté lui aussi a droit à l’eau chaude au robinet…

3 Régulation

3.1 Millenium 3

Je suis donc passé au M3 faute de place sur le M2 pour gérer le chauffage. C’est mieux il n’y a pas de doute (ceci dit j’ai quand même réussi à remplir le M3 avec certaines versions). Le produit est fiable le seul reproche concerne la doc qui n’est vraiment pas au niveau tant matérielle que logicielle.

J’ai mis en place un système de suivi qui récupère en fichier texte les données du M3 toutes les 30s. Ces données peuvent être visualisées sous Excel ou avec d’autre logiciels. Cela a été une aide précieuse lors de la phase de mise au point en Février dernier, maintenant ce n’est plus qu’un gadget sympathique. (Les deux logiciels sont disponibles sur le site APPER

http://forum.apper-solaire.org/viewtopic.php?t=1860&highlight=

http://forum.apper-solaire.org/viewtopic.php?t=1850&highlight=

3.1.1 Circuit primaire

Le fond du programme côté circuit primaire n’a pas changé fondamentalement, je m’assure juste que, lorsque le circulateur solaire se coupe, les capteur se vident dans le circuit ECS plutôt que dans le stock, ceci pour être sûr que la réserve soit pleine.

3.1.2 Circuit secondaire

La principale modification concerne évidement la gestion du mur chauffant.

3.1.2.1 Radiateurs

Les radiateurs sont toujours alimentés par un circulateur (C4) qui se coupe selon un thermostat d’ambiance situé à l’intérieur de la maison. Il n’y a plus de possibilité de les alimenter en eau chaude solaire.

J’ai mis en place une loi d’eau à deux pentes avec, en entrée, la valeur moyenne (sur 24h) de la température extérieure calculée par le M3. Ceci permet de gérer V3R.

3.1.2.2 Murs chauffants

Les murs chauffants sont alimentés par un second circulateur (C5) qui tourne en permanence.

La température d’entrée dans les murs est gérée par une loi d’eau à une seule pente, toujours calculée d’après la température moyenne extérieure. Ceci permet de gérer V5R. L’eau étant toujours plus froide pour les murs que pour les radiateurs V5R est placée en aval de V3R.

Trois cas de fonctionnement sont possibles :

Le stock est très chaud le circuit des mur n’utilise alors que le solaire de façon indépendante de la chaudière (c’est aussi le cas en mi saison)
le stock n’est pas assez chaud pour garantir la température de consigne : l’eau d’entrée est alors prélevée sur la chaudière (V3CH) mais le retour des mur est dirigée vers le stock solaire pour un pré-réchauffage avant de retourner à la chaudière
le stock est froid : tout passe par la chaudière, le stock solaire est court-circuité (V3CHR)

Trucs et astuces :

Partant du principe que les kWh des murs sont plus ‘rentables’ que ceux des radiateurs la température de consigne est augmentée de 2° lorsque C4 (circulateur des radiateurs) est mis en marche par le thermostat d’ambiance.
Lorsque la pompe primaire tourne (C1) et que le stock chauffe, la consigne des murs est remplacée par la température haute du stock. Cela permet de transformer les murs en quasi MSD (Mur Solaire Directs) en les faisant participer au stockage. Ceci augmente la capacité calorifique globale de l’installation (on ajoute le volume des murs) et permet de limiter l’augmentation de température du stock ce qui augmente le rendement.
La consigne d’entée dans les murs ne peut dépasser 48°
La température de consigne diminue si la température de retour augmente (inutile d’envoyer des calories qui ne servent à rien…

3.2 Capteurs annexes

J’ai ajouté une photo résistance pour mesurer la lumière. A l’usage je n’ai rien trouvé à en faire pour deux raisons principales :

c’est trop ponctuel. Ce n’est pas parce que la sonde est à l’ombre que les panneaux le sont, loin de là…
l’inertie temporelle est nulle, dès que le capteur passe à l’ombre la tension tombe à 0, ici aussi c’est loin du fonctionnement normal des panneaux

En fait cela sert juste à confirmer que s’il n’y a pas eu de calorie captée c’est à cause du temps et pas d’une panne.

4 Conclusion

Pour l’instant le pari est tenu : je ne suis intervenu sur aucun point de l’installation depuis 5 mois, il me semble tenir le bon bout.

En cette période hivernale les murs solaires donnent satisfaction le stock est utilisé jusqu’en dessous de 30°. En Décembre – Janvier je capte plus de 50kWh par beau temps et le stock monte alors entre 50 et 60°.

Le solaire marche toujours et mieux

18 mois et deux hivers plus tard…