[montage] Série ou paralléle

[Guinebault]

Bonjour,

Je vais installer 12 capteurs CLS 2508 de 2.50m2 par groupe de trois.

Qu' elle est la meilleure solution? série ou paralléle?

En vous remerciant de vos réponses.

Daniel

[gegef6fsk]

bonjour,

je n'ai pas la réponse .....juste un petit lapsus qui peu préter a confusion pour les futurs acheteurs;;le 2508 fait vraiment 2.50m²?????
je pensais que sont appelation était le 2510.

cordialement gérard.

[Manu25]

Parallèle en boucle de Tickelman semble être la réponse la logique (même si c'est pas ce que j'ai fais, car j'aime pas faire comme tout le monde)
En tout cas pas en série.

Manu25

[p_bricoleur]

Bonjour,

Parallèle / série : ces termes ne paraissent pas si clair quand on voit la manière dont les capteurs sont fabriqués.

Les capteurs avec 1 collecteur en haut et 1 collecteur en bas sont faits pour être mis physiquement "en série", càd vissés l'un à l'autre.

Dans ce cas, on peut garantir une perte de charge égale dans chaque capteur en faisant entrer le flux en bas d'un côté et en le faisant sortir en haut de l'autre côté.
Les capteurs du type des Solimpeks sont en fait constitués de tuyaux plus fins (verticaux si les capteurs sont montés verticaux) reliant les collecteurs, tous les petits tubes de capteurs montés en série se trouvent alors en parallèle.

On voit donc que quand on met de tels capteurs physiquement en série, ils sont en fait hydrauliquement en parallèle (comme les radiateurs d'un chauffage central bitube standard).
D'ailleurs, s'ils étaient en série, il n'y aurait pas besoin d'équilibrage puisque le flux traversant serait le même dans tous les capteurs.

Par contre, on ne peut mettre "physiquement en série" qu'un nombre limité de capteurs à cause du débit fixé par la taille des collecteurs (couramment 3 ou 4 capteurs ça dépend des recommandations des fabriquants).
Les collecteurs ont en effet la charge de transférer la chaleur de toute la ligne de capteurs, celle-ci étant fonction du débit et du delta T.

Il est recommandé de créer une nouvelle branche identique à la 1ère, qui sera "en parallèle de celle-ci", càd qu'elle n'ajoute pas de perte de charge.
Le besoin d'équilibrer la charge entre les différentes branches est la même raison qu'équilibrer entre les capteurs : éviter de prioriser une branche sur une autre.
Donc on a un Tickelman entre branches comme on a un Tickelman entre capteurs.

Deux capteurs de deux branches différentes sont aussi hydrauliquement en parallèle.
Donc avec un montage de plusieurs branches équilibrées contenant chacune le même nombre de capteurs physiquement en série, tous les capteurs sont hydrauliquement en parallèle et opposent la meêm charge hydraulique donc sont traversés par le même flux de caloporteur (égal au débit divisé par le nombre de capteur), et chaque capteur contribue de manière identique à la collecte de chaleur.

Donc pour 12 capteurs, si le fabriquant recommande une mise en série de 4 capteurs au maximum, il faut faire 3 branches parallèles de 4 capteurs en série ou de 4 branches de 3 capteurs en série.

La préconisation des fabriquants est aussi liée à leur préconisation de débit. En effet, comme les capteurs d'une branche sont hydrauliquement en parallèle, plus on en met et plus on peut augmenter le débit.
Un faible débit sur un grand nombre de capteurs "physiquement en série" (mais comme on l'a vu hydrauliquement en parallèle) va faire monter la température.

On peut noter que les choses sont différents pour des capteurs à tubes (par exemple à caloduc) dont les collecteurs sont vissés bout à bout.
En effet, tous les collecteurs seront traversés par le même débit (ils sont donc "hydrauliquement en série"), mais pas à la même température.
Les 1er capteurs ont un meilleur rendement car le caloporteur est plus froid. Plus loin dans la rangée, le delta T entre la tête chaude du caloduc et le caloporteur est plus faible et donc le rendement de transmission moins bon.

Cordialement

[Yves Guern]

Bonjour

Est-ce que la question pose sur "comment réaliser un groupe de 3" et/ou "comment coupler les quatre groupes de 3"?
Qu'entendez vous par série et parallèle, je me rend compte qu'il peut y avoir confusion...
S'agit-il de faire un drainback ?

Si c'était moi et si j'ai bien compris la (les) question(s)
je mettrais les groupe de trois en 'parallèle', c'est à dire les collecteurs directement reliés les uns aux autres (en série!!),on rentre l'eau froide en bas du premier et on sort en haut du dernier. Dans cette solution les tubes sont verticaux, ce qui impose des contraintes d'encombrement. Justification:
*c'est le montage le plus simple/moins cher
*avec seulement trois panneaux on a peu de déséquilibre de débit (mais cela dépend des diamètres des tubes, Marvel en a au moins 2 différents)
*en plus (les tubes verticaux) c'est plus facile à vidanger.

Puis les quatre groupes en tickelman avec au moins une vanne sur chaque branche pour regler les éventuels défauts dans la réalisation du tickelman. Deux vannes c'est mieux cela permet d'isoler un groupe, au moins au cours des travaux, ou pour de la maintenance (mais attention selon l'instalation on ne peut pas isoler des panneau pleins d'eau en plein soleil sans précaution...)

A+

[Guinebault]

Merci Yves pour ta réponse rapide.

Je vais donc compléter ma question: c'est effectivement comment réaliser un groupe de 3 et comment coupler les quatre groupes de 3?

Oui c'est pour du drain back, c'est pourquoi je pense commander les panneaux avec les tubes intérieurs en diamètre 10x12.

Les panneaux seront placés verticalement car je n'ai pas trop de contrainte de place.

Ci-joint schéma de principe de la zone panneaux et drain back.

Daniel.

[Manu25]

Il me semble que ton réservoir Drain Back ne sert à rien. Il est à la même hauteur que ta cuve, donc tes panneaux peuvent se vider directement dedans.

Pour le branchement, P_Bricoleur et Yves ont parfaitement répondu. Je parlais bien entendu de parallèle "hydraulique".

[Jojo]

1e remarque : attention : j'ai reçu un mail de Pierre Amet
les panneaux sont maintenant tous commandés en 10/12
(avant, possibilité de choix entre 8/10 et 10/12)

le collecteur restant en 18
=> le rapport des diamètres fait que la perte de charge dans les collecteurs est moins négligeable en 10/12 que en 8/10

voici comment je ferrais :

4 groupes de 3 capteurs en série (d'après le tableau de Yves Guern, pas trop de déséquilibre avec 3 capteurs en série)

Pour relier les 4 groupes en parallèle :
=> soit un vrai tickelmann
=> soit comme sur le schéma ci-joint, mais :
1) avec un gros diamètre
(minimum 22) pour limiter les déséquilibres
2) avec des vannes d'isolement de chaque groupe de 3
(permet de moduler les écarts de débit liés au faux tickelmann
permet également, en cas de surchauffe d'été, d'isoler un ou
plusieurs groupes de panneaux
ATTENTION : les isoler VIDES et pas en eau)

Attention : gros diamètre = pas forcément compatible Drain Back
Je n'ai pas encore détaillé ce problème, mais d'après ce que j'ai compris, il faut une vitesse de 0,4m/s minimum pour chasser les bulles d'air
Cependant, dans le cas du schéma, le gros diamètre est dans le sens ascendant, l'air, plus léger que l'eau, sera donc plus facilement chassé par celle-ci

=> je réduirai le diamètre dans la partie chaude qui redescend

Tout ceci est très intuitif, et malheureusement pas encore expérimenté

Georges

[Manu25]

Je profite un peu de ce post pour creuser la question avec Yves et p_bricoleur (et autres).

Vous savez que dans mon installation, j'ai mis 8 capteurs en // (hydraulique), ce qui peut sembler être une hérésie totale, car contraire aux recommandations des constructeurs. De plus la température monte, le débit diminue, et le rendement chute. Tout à fait d'accord avec ça.

Maintenant je pense malgré tout qu'il peut y avoir des cas positifs.
La première condition est la pente des capteurs, nécessaire dans la cas d'un Drainback, et qui doit aider à la circulation et augmenter le rendement des capteurs centraux.

En hiver, les rayons sont loin, et il est plus difficile de chauffer. C'est à ce moment là, où le débit doit être faible pour laisser le temps à l'eau de chauffer, que je pense la mise en // de beaucoup de capteurs utile. La température monte alors plus. Pour du chauffage au sol, il est plus intéressant d'avoir 250l à 40°C que 1000l à 25°C.

Pour être vraiment optimum, il faudrait pouvoir faire varier le branchement de son installation selon les besoins. Par exemple un branchement série (hydraulique) pourrait être intéressant si le soleil est vraiment faible.

Le but est toujours de chercher le maximum de calories.

Manu

[Yves Guern]

A Guinebault:

Comme dit Manu25 Il y a un problème dans ton schéma: Il est absolument indispensable que tes 60l de réserve soient au dessus de ta cuve de stockage sinon ils ne servent à rien.
A moins que ton installation soit comme la mienne: avec 2 stocks (ie: soit sur la cuve soit sur ton échangeur à plaque) ?
Dans ce cas il faut peut-être prévoir 'des choses' dans le cas où tu amorce sur un des système puis te vide dans l'autre, moi cela m'a occupé un moment... Si c'est bien ton cas on peut en causer....

Ceci dit ton plan n'est pas forcément complet : 1000L pour 12 panneaux cela fait bien peu?
Il n'y a pas d'event sur la cuve, est-ce une simplification?
Est-ce que V4 ne devrait pas être une vanne trois voies?

A+

[Yves Guern]

A manu25:

Je suis prêt à admettre un intérêt à diminuer le débit pour avoir de l'eau plus chaude, encore que. Je suis aussi d'accord qu'une calorie chaude est effectivement plus facile à utiliser qu'une calorie froide. Mais:
1) A la fin de la journée tu n'aura de toutes façon pas 250L à 40° (surtout parceque ta cuve n'aura pas changé de volume :) ). Tu as voulu 1200L il faut vivre avec, mais les choses sont bien faites:
2) D'expérience si le jour 1 tu n'a pas consommé de calories dans ton stock parcequ'il n'était qu'à 20° le jour 2 tu vas commencer à chauffer à partir de 20° il sera donc à 30 le soir puis 40°... En clair, si on néglige les pertes dans le stock, au bout de quelque temps ton stock oscillera de toutes façon autour de la température utilisable... Tu sembles avoir soigné l'isolation de ton stock il n'y a donc pas de raison que tes 1000L ne soient pas à 40°. Vu les résultats de ma simulation, nos capteurs sont de suffisament bonne qualité pour que le rendement soit sensiblement le même qu'il s'agisse de faire passer un stock de 10° à 20° ou de 30° à 40°
3) Dans ton cas tu as un débit faible dans certains panneaux et fort dans d'autres de façon incontrôlée (ou non voulue). Il semble vrai que dans une gamme de débit variant 1 à 4 on ne note pas de variation importante du rendement. Dans la mise en parallèle // série (enfin, bref, comme dans ton montage...) de 8 panneaux, le rapport des debit min/max est bien supérieur à 100!!! L'essentiel passe par le premier et le dernier panneau!!! Ton rendement chute. "Le but (qui) est toujours de chercher le maximum de calories" n'est pas atteint...

Je ne vois pas bien en quoi la pente des capteurs joue sur le débit sauf à considérer que cela va dans le sens du thermosiphonage pour les capteurs centraux ? Je suis d'accord pour penser que l'effet thermosiphon va dans le bon sens mais j'ai du mal à imaginer que cela provoque un courant de 120L/h dans les panneaux, ou même un courant non négligeable devant le courant principal lié à la pompe. Il faut noter que, pour ces panneaux, l'eau qui circule dans le collecteur haut est plus froide que l'eau dans les tubes, cela ne doit pas aider le thermosiphonnage...

Dans notre genre d'installation "café bouillu: café foutu" l'eau qu'a bouillu c'est des calories foutues. Tes panneaux absorbent plein d'énergie pour vaporiser de l'eau mais le système n'est pas prévu pour récupérer l'énergie lors de la recondensation... Là le maximum de calorie s'est envolé c'est le cas de le dire... (Si je ne me trompe pas il faut la même énergie (0.6kWh) pour vaporiser 1L d'eau que pour chauffer 100L d'eau liquide de 5°!!!)

Faire varier le débit, soit, mais pour tous les capteurs et de façon contrôlée...
Note bien que je n'ai pas dit qu'il fallait que tu casses tout, il y a plus simple!

A+

[Guinebault]

EFfectivement, l'évent n'est pas représenté sur la cuve, pour simplifier le schéma.
Je n'ai pas la place en hauteur pour mettre le réservoir au dessus du niveau des cuves tampons (2x1000l), en fait ce sont 2 réservoirs en polythyléne , l'épaisseur des parois est d'environ 3 mm.

J'ai fait bouillir un morceau dans une casserole à 100°C pendant 30 mn, la matiére s'assouplit à peine. Attention, il faut que ce soit marqué PHED sur le récipient.

Par contre pour la stratification, ce n'est peut être pas terrible vu les dimensions 1mx1m x1m.

Voici l'ordre des priorités, ce qui peut expliquer mon schéma:

- Plancher chauffant (en passant par l'échangeur à plaques)
-Un ballon tampon de 1000L de mi-novembre au début février, les 2 ballons tampons le reste de l'année.
-Ballon ECS
-Piscine de 50 m3 chauffée style plancher chauffant (200m de PER dans le radier).

Je souhaite privilégier le chauffage, c'est pourquoi j'ai choisi cet ordre de priorité.

Je joints le schéma de principe de l'installation pour une meilleure compréhension sachant que les niveaux représentatifs sont ceux sur le schéma partie drainback.

[Guinebault]

Je me suis trompé de fichier, je joints le bon cette fois-ci.

Cordialement.

Daniel.

[Jojo]

Je viens de modifier mon schéma pour présenter 2 types de configurations possibles avec les capteurs de type Solimpeks :
1) le schéma initial : 4 groupes en parallèle
2) le schéma modifié : les 4 groupes en série, ce qui offre la possibilité d'augmenter le delta de T° entre l'entrée et la sortie du champ.

Et préciser pour Manu ce qui me semble être l'idée de Yves pour ses 8 capteurs

Ma préférence (théorique) actuelle va vers les groupes en parallèle (limiter les pertes de charge). Concernant la problématique de Manu, plutôt que de modifier le branchement hydraulique :
1) soit je ferais varier le débit en fonction du besoin estimé en delta de Température (je ne sais pas comment l'estimer),
=> plus le débit baisse, plus l'eau passe de temps dans les capteurs, et plus le delta de température entre l'entrée et la sortie du champ augmente.
Attention : en cas de Drain Back, le débit doit être au départ suffisant pour chasser les bulles d'air, il ne peut être diminué qu'en régime continu (une fois le circuit vide d'air)

2) Soit je laisserai faire la stratification dans le ballon : réglage de la hauteur de retour (chaud) dans le ballon en fonction de la température de retour, pour perturber le moins possible la stratification. Cela me sera le plus facile, étant donné que mon ballon est sous pression, avec 2 échangeurs solaires : 1 en haut, l'autre en bas. Aussi, en fonction de la température de retour du champ solaire, une vanne 3 voies l'orientera :
- soit la température de retour est supérieure à la température en haut du ballon => passage dans le serpentin du haut puis dans celui du bas,
- soit elle est inférieure => passage uniquement dans le serpentin du bas, (qui participera au réchauffement du haut du ballon par stratification)

NB : Pour des capteurs en "serpentin" (un seul tube serpente dans le capteur), le problème de mettre en série un "grand" nombre de capteurs réside dans le fait que l'eau entrant dans un capteur est déjà entièrement réchauffée par les capteurs précédents (elle a parcouru entièrement tous les capteurs précédents) : lorsque l'eau entre trop chaude, et la performance du capteur diminue.

Pour les capteurs en "échelle", comme ceux de Solimpeks, leur conception permet d'en monter plus en "série" (avec au delà de 3 ou 4 les problèmes d'équilibrage évoqués par Yves, et proportionnels au débit ou à son carré, je ne me rappelle plus) : les collecteurs (les montants de l'échelle) sont en série, mais les tubes entre collecteurs, qui captent le plus la chaleur, restent en parallèle. Dans ce cas, l'eau arrivant dans un capteur n'a été réchauffée par les capteurs précédents que lors de son passage dans les collecteurs.

Ce ne sont aujourd'hui que des considérations "théoriques", le retour d'expérience viendra lorsque j'aurai mes panneaux, pour l'instant je n'ai que le ballon (installé en même temps que le circuit de chauffage central)

NB : Manu, il me semble que sur tes schémas, les capteurs sont en "série", même si la conception des capteurs Solimpeks en "Echelle" minimise les effets de cette mise en série : seuls les collecteurs sont en série, les petits tubes (les barreaux de l'échelle) étant toujours en parallèle.

@ Yves : tu as été plus rapide que moi dans ta réponse à Manu, aussi je te réponds également dans le même post : tu dis il y a plus simple, donne lui plus de précisions : couper en 2 par le milieu son champ de 8 capteurs (je n'en aurais effectivement pas mis 8 en série, même si le facteur 100 dont tu parles n'est que théorique)=> 2 fois 4 capteurs (nécessité d'une nouvelle entrée/sortie, => beaucoup moins de déséquilibre entre les panneaux.
Cependant, attention, ce tableau est théorique, qu'en est-il des écarts dans la réalité, quel autre retour as-tu pour le valider dans d'autres configurations ?

Pour Manu, avant d'intervenir sur ton champ de capteurs, le plus simple est peut-être de mesurer les écarts de température entre les capteurs du milieu et ceux des bords (en été, là où le risque de surchauffe et vaporisation au milieu du champ est le plus important). De quand date ton installation (courbes à partir de septembre), si tu n'as pas encore passé un été, peut-être vaut-il mieux séparer ton champ de 8 capteurs en 2 fois 4. Mais ce n'est que théorique, je n'ai pas d'expérience associée (voir dans le fichier joint).


Salutations ensoleillées
Georges

[Yves Guern]

Bonjour

A jojo:
Il n'y a aucun intérêt à augmenter l'écart de température entrée-sortie. Il n'y a même QUE des inconvénients en termes de rendement ET de température finale des stocks le soir... Bref laisse tomber ton montage en serpentin dont le seul avantage théorique est de limiter le cuivre.
Ta proposition de montage des 4 groupes en // ne respecte pas tickelman à 100%, Le schéma ci dessous est plus conforme. Il est plus cher en cuivre mais moins en pertes de charge car tu as de grandes chances d'avoir les 8 vannes ouvertes à fond, ce ne sera pas le cas avec ta proposition

A+