Mon expérience avec les plaques parallèles (stratification)

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richardel
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Message par richardel »

Bonjour a tous

J'ouvre ce post pour vous faire part de mon expérience avec les plaques parallèle pour améliorer la stratification.

Pour rappel, lors de la construction des cuves, j'ai fait monter une plaque parallèle a la paroi de ma cuve (distance 1.5cm). Le retour chauffage entre au niveau de cette plaque. Vu la faible distance, elle doit agir un peu comme une cheminée et permettre a l'eau de choisir son niveau avant de rejoindre la cuve par les côtés de cette plaque.
je ne retrouve plus le document qui en parle mais le lien est donné sur ce forum.

Pour tester, j'ai injecté l'eau solaire (après être passé par un échangeur a plaques) et j'ai mesuré la température avec 9 sondes DS18B20 répartit sur la hauteur de la cuve.

Lors d'une belle journée ensoleillée, j'ai chargé la cuve et la régulation a effectué la mesure de températures des 9 sondes et ce, toutes les 10 minutes. Pour une raison de place mémoire, j'ai du arrondir au degré.

Les mesures ont commencés vers 8h20
La première sonde est la température du cloporteur solaire (ca permet de juger de la "force" solaire du moment).
Les autres mesures sont les sondes de la cuve (du haut vers le bas).

Conclusions
Dans ma cuve Solus, j'ai une différence de température de 10 a 12° entre le haut et le bas de cuve.
J'espérais dépasser largement cette valeur mais, comme vous pouvez le voir, j'arrive dans les mêmes zônes avec ma cuve. Par contre, ce qui est assez curieux, c'est que cette différence se marque dans le bas et très peu dans le reste de la cuve.
Même si j'arrive a la différence de température, je ne suis pas (plus) convaincu par les plaques parallèles.

Il faut quand même être relatif. J'ai effectué des choix qui n'ont, peut-être pas été judicieux. Pour ceux qui voudraient tenter l'expérience voici quelques pistes :
1- j'ai placé une plaque parallèle à la parois de la cuve.
A mon sens, c'est une erreur. Cette plaque est cintrée ce qui fait que l'eau injectée a tendance a rejoindre la cuve avant d'atteindre son niveau.
Il vaudrait mieux prévoir 2 plaques rectangulaires espacées d'un cm (par des entretoises) et placée a peu près au centre de la cuve. L'eau viendrait buter contre la plaque, serait donc "arretée" avant de monter vers le bon niveau.

2- Les tuyaux d'amenée sont inclinés de 45° vers le sol. Cette disposition est un vrai frein thermique diminuant les pertes. Le système est très efficace a ce niveau. Le haut de cuve étant a 70°, si on touche le tuyau a une vingtaine de cm de la cuve, on sent, a peine, qu'il est chaud (je dirais, au pif, 24-25°).
Malheureusement, ca veut aussi dire que le flux injecté dans les plaques parallèles est "projeté" vers le haut ce qui provoque un brassage.
La solution serait que le tuyau incliné devienne horizontal dans la cuve avant d'arriver aux plaques parallèles

3- Logiquement, le débit doit être faible pour laisser le temps a l'eau de monter. Même si j'ai réduit la vitesse du circulateur, pas sur d'être suffisamment lent.

4- Autre élément qui peut jouer un rôle:
- Les tuyaux d'amenée ne sont pas isolés (ca va, bien sur, être fait) la température arrivant dans la cuve est donc un peu plus basse que normalement et le phénomène de stratification est donc moins prononcé.
- Plus important, la cuve est isolée sur le pourtour (4cm) mais non parfaitement posé. De plus, le chapeau de la cuve n'est pas isolé (seulement 80% de sa surface a été couverte "a la va vite" de 4cm de laine de roche). Ce dernier point est volontaire pour avoir accès au purgeur pendant encore quelques jours.

En relisant un post sur la stratification, j'ai eu confirmation que la stratification ne peut se faire que dans une cuve bien isolée ce qui n'est pas le cas actuellement.
Les résultats des tests est donc a prendre avec des pincettes :roll:

Il faudra refaire les mesures quand l'isolation sera faite car je pense que les résultats devraient être meilleurs. Le seul problème, je ne pourrais probablement plus partir avec des températures aussi basses.

Ceci dit, l'installation a chauffé 900 litres d'eau de 30 a 70° en un seul jour... pas si mal pour une installation pas encore au point.

Voici les chiffres relevés

Amitiés
Fichiers joints
RELEVE.xls
mesures temperature
(28.5 Kio) Téléchargé 140 fois
L'important n'est pas la température de l'eau solaire, c'est le nombre de KWh engrangé.

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Besson François
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Message par Besson François »

Bonsoir a tous , Richardel
Il est certainement trop tot pour tirer des conclusions , laisse toi du temp
Un petit schema de principe des cuves et la position des sondes , plaques et autres vannes pour illustrer le nouveau poste ?
Dans la suite de relevé , la temperature diminue a certain momment , est ce le changement de vanne qui cree un brassage au dessus ?
A ce propos , comment la regule "choisi" la hauteur d injection , peut elle injecter a plusieurs hauteurs simultanement , il te faut , a mon avis limiter au maximum le brassage , viendra en plus la reprise de chauffage avec son lot de perturbations
Amicalement François

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richardel
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Message par richardel »

Bonjour, François,

Pour te répondre, les sondes de température sont placées a la même distance (plus ou moins) l'une de l'autre.
Concernant l'amenée a différents niveaux par les électro-vannes, je ne m'en suis pas encore servi... J'explique...
Le solaire (et la chaudière) arrive a différents niveaux de la cuve via un jeu de vannes. Le retour du chauffage radiateur arrive sur un jeu de plaques parallèles (la cuve en elle-même et une autre plaque cintrée placée a 1,5cm de la parois de la cuve).
Pour tester l'efficacité des plaques parallèles, j'ai ajouté un tuyau qui "dérive" l'eau chaude solaire (secondaire de l'échangeur a plaques) vers les plaques parallèles (l'eau chaude n'arrive plus via les différentes entrées mais bien vers les plaques parallèles (à titre provisoire pour l'essai, bien sur)).

Concernant la baisse de température, le ciel n'était pas 100% sans nuage et le phénomène est (probablement) le passage d'un nuage.

Par contre, j'ai été assez surpris... L'eau est montée vers les 70° le jour de l'essai et, 3 jours après, la température était encore de 46° au dessus (avec une cuve moyennement isolée et sans apport de calories solaires (je suis repassé sur la solus pour le solaire)).
Et là, surprise... après 3 jours de repos, j'avais 46° au dessus et 31° en dessous soit 15° de stratification. (le tiers supérieur a une température uniforme (a 1 ou 2 degrés près) puis la différence de 15° est plus ou moins répartie sur les 2/3 bas de la cuve).
Ca c'est une bonne nouvelle... le rapport des dimensions de la cuve est payant. J'arrive a un résultat comparable à la Solus (un peu mieux, même).

Au niveau chauffage, ca ne me fait pas peur car le sens de circulation de l'eau va renforcer la stratification... pas de crainte de ce coté.
Par contre, lors de la charge solaire, le sens de circulation de l'eau dans le cuve est contraire (l'eau chaude va vers le dessus et on reprend l'eau "froide" en bas de cuve). L'eau descend, donc, dans la cuve ce qui peut perturber la stratification (mais toutes les cuves font celà.)

Pour un petit schéma, c'est une idée mais il est un peu tard aujourd'hui :roll:

Amitiés
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YvesBr
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Message par YvesBr »

Bonsoir Richardel,
Merci pour ton retour.
Je rappelle un fil de discussion, qui finalement se poursuit ici : http://forum.apper-solaire.org/viewtopic.php?p=65031
Les conditions de fonctionnement des plaques parallèles verticales doivent être particulières. Je n'ai pas regardé de près, mais je pense que l'écoulement entre les plaques doit être sensible au nombre de Reynolds.
Il y a donc lieu de prendre en compte la vitesse de l'écoulement, la viscosité du fluide et la dimension caractéristique, donc en particulier l'écartement entre les plaques et leurs dimensions.
Dans l'exemple qui était étudié, l'écartement était plus faible, de 3 à 4 mm. Je ne me souviens pas du débit, mais il devait être faible.
Ton arrivée en biais par rapport à la plaque n'est pas favorable, elle induit déjà une vitesse vers le haut. Donc, le haut doit être brassé et homogénéisé.

Encore merci.
Yves

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richardel
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Message par richardel »

Bonjour a tous,

Tout d'abord, Yves, je te remercie d'avoir fait le lien entre les deux (trois) posts.
J'avais cru avoir sauvé le document mais je ne l'avais pas retrouvé (ni sur ma machine, ni sur le forum).
Et puis, tu me le retrouve directement :cool:

Je pense que ton analyse est très juste.
Sur le document, ils parlaient de 4a5mm d'écart pour un débit de 60 a 100 litres par heure. Comme je suis a 6 litres /minute (360 L/heure), j'ai trouvé logique d'augmenter cet écart vers 1 a 1,5cm (a noter que respecter cet écart avec une tôle cintrée n'est pas garanti). Je pense que des plaques "plates" seraient plus simple et, probablement, plus efficaces.

Le débit doit être trop élevé. J'ai pourtant profité du surdimentionnement de l'échangeur a plaque pour ralentir fortement le débit du circulateur du secondaire (pour diminuer le débit) mais je n'ai pas remarqué d'amélioration notable (j'ai ralenti la vitesse vers 11H).

Un détail, dans l'article, m'a échappé. Il est dit de prévoir plusieurs plaques si le débit était plus important...
A refaire, j'y penserais.
J'essaierais de refaire le test quand le circulateur sera commandé par le 0-10V, ca permettra de réduire d'avantage la vitesse.
Ce que je pourrais faire est de refaire l'essai en autorisant une entrée sur l'autre cuve. Le débit serait donc divisé (théoriquement) par deux. Mais ce ne sera pas pour tout de suite (je veux d'abord avancer dans la régulation pour limiter les mises en stagnation).
Je reste persuadé que ces plaques sont une bonne méthode.

Dans le système complet, cette plaque parallèle sera destinée au retour chauffage... reste a espérer que le débit sera plus faible.

Enfin, c'était un "prototype". L'important est que l'on en tire les renseignements, qu'on comprenne les raisons de l'échec et qu'en en tenant compte, quelqu'un arrive a les faire fonctionner nickel (ca me ferait plaisir).

Amitiés
Modifié en dernier par richardel le sam. juin 11, 2011 0:27 am, modifié 3 fois.
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Message par YvesBr »

Alors Richardel,
D'autres expériences ont elles apporté d'autres enseignements ?
Yves

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kroutchef
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Message par kroutchef »

J'ai moi aussi fait des tests par ajout de lames de fibre de verre // sur les serpentins afin de voir si la stratification était améliorée >> resultat plutot decevant.
Le serpentin est à 80cm sous le niveau d'eau de cuve, j'ai donc placé 10 lames de 20 cmx2ml à cheval sur les spires du serpentin en partant de la surface d'eau, le tout reposant sur un cercle suspendu.
Cet artifice ne m'a fait gagné que quelques degrés d'ecart entre le milieu de cuve et le haut, ma cuve PEHD fait 1500l et se compose de deux parties homothermique de 750 l chacune, et chose etrange je peux avoir la partie base plus chaude que le haut lorsque un tirage important se produit (decharge piscine ou chauffage ...) il y a peu d'echange entre les deux, seule une plaque anti-casse stratifcation placée dessous le serpentin de chauffage recupère l'eau refroidi et la guide bien vers le bas...
Le seul artifice de stratification valable à mon avis est la topologie de la cuve, haute et etroite ou alors avec de vrai cheminées de stratification pour vraiment guider les effluves chaudes vers leurs seuils de stabilitée, dans mon test j'utilise des lames de fibre de verre tissée pour guider, mais même si elles guident, les echanges thermiques au travers sont trop important et ne font pas gagner gand chose de significatif.
Amitiés ensoleillées ...
Alain R. (Albi)
"Ne quid nimis, sol lucet omnibus !"
http://alainraynal.wordpress.com (site catastrophe aprés migration de windowslive > description install)

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richardel
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Message par richardel »

Bonjour a tous,
je n'ai pas réussi a faire fonctionner les plaques parallèles mais comme les cuves sont soudées, je ne saurais pas adapter le système. J'ai tenté d'envoyer le flux de caloporteur vers les deux cuves (divisant (en theorie) le débit par deux) mais rien de probant.
Par contre, au niveau débit, j'ai remarqué que le débit du chauffage radiateur et sol sont beaucoup plus faible que le caloporteur solaire et il se fait que les plaques parallèles vont recevoir le retour chauffage sol donc... j'ai encore espoir mais je n'ai pas eu encore l'opportunité de mesurer.

Je pense avoir fait plusieurs erreurs lors de la conception (tuyaux trop fin donc vitesse fluide trop importante, plaque recourbée pour être parallèle a la paroi, tuyaux d'amenée inclinés). je pense que plusieurs de ces points favorisent le mélange. Je dirais que mon expérience est "ratée" et peu fiable pour les mesures.
Si on désire quelque chose de fiable, quelqu'un d'autre devra se lancer en ne faisant pas les erreurs que j'ai commise. Je reste convaincu que les plaques parallèles ont un beau potentiel.

Actuellement, je rédige un rapport sur mon installation pour le forum. Je ne serais pas avare d'informations de façon a ce que tout un chacun puisse en tirer profit. Mais un peu de patience car je n'ai pas encore tous les éléments nécessaires et puis, il reste a débugger la partie chauffage de la régulation.

Pour Kroutchef, je pense, aussi, que le ratio hauteur/diamètre de la cuve est primordiale. Chez moi, je suis a 2.3 (diam 80cm h=190cm) et j'ai régulièrement 15 à 20 degrés entre le dessus et le dessous (quand je n'entre pas par les plaques parallèles).
Pour un serpentin "classique", je me suis souvent demandé si deux tubes concentrique (avec le serpentin placés entre les deux tubes) ne serait pas une solution satisfaisante (l'espace entre les deux tubes guidant l'eau chaude vers le sommet de cuve)... simple idée.

Amitiés
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Message par AXEAU »

Bonjour à tous,
en relisant ce sujet il me vient une idée pour ceux qui voudraient construire un ballon de grande capacitée. Pour moi il est trop tard , je l'ai refermé.
Pour limiter les pertes au niveau de l'isolation et éviter la déstratification il faudrait faire circuler le liquide de soutirage uniquement contre la paroie du ballon en plaçant une double peau intérieur pourvue de quelques perçages .Ce système fonctionnerai un peu comme un échangeur thermique .Les calories qui auraient tendance à fuir par l'isolant seraient transportées vers un plancher chauffant par exemple et le coeur resterai chaud.
La partie supérieur de cette peau int. serai plus ou moins isolante pour réguler la t° de sortie du ballon.
Pour ceux qui voudraient charger à des niveaux différents avec deux serpentins ou deux ballons différents à des t°différentes on peut utiliser un thermostat double effet de moteur de voiture car il se comporte comme une vanne trois voies.

Bon bricolage à tous.
jlg

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Message par patoche »

Salut Tous,

Une autre étude que j'avais trouvé lumineuse à l'époque...mais dont je ne retrouve pas trace du lien.....Une cuve avec les retour froid descendant le long des parois extérieures et le chaud au centre par une cheminée :cool:
Ce projet je crois avait été publié sur le forum Yahoo en 2005 par Stéphane Clinckart sous ce lien qui je crois ne fonctionne plus....
http://fr.groups.yahoo.com/group/auto_c ... uffage.ppt
J'ai un bout de trace papier de la chose, mais c'est bien maigre :sad:
Voili, voilou, si quelqu'un a cette source...ça peut guider ceux qui cherche ... :roll:
Il serait intéressant de savoir si le projet a vu le jour et les résultats obtenus...

A+, Patoche
C'est en restant à rien faire...qu'on apprend à mal-faire!!!

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Message par Besson François »

Bonsoir a tous , Richardel
Mon sentiment sur le sujet reste qu il me parrait tres difficile avec un echangeur interne de mettre en place des strates , et tout aussi compliqué de les maintenir au puisage des lors qu il y a brassage , a mon avis seul un tres faible debit comme un retour de chauffage asservi par une vanne de melange peut convenir
Pour arriver a un compremis , je pense a une solution que j ai vu sur une doc de ballon , il sagit d un echangeur tubulaire a l interieur d un tuyau , mais externe a la cuve et relié a celle ci par plusieurs piquages
Amicalement François

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Message par lebritish »

[quote="patoche"]Salut Tous,

Une autre étude que j'avais trouvé lumineuse à l'époque...mais dont je ne retrouve pas trace du lien....
sous ce lien qui je crois ne fonctionne plus....
http://fr.groups.yahoo.com/group/auto_c ... uffage.ppt
J'ai un bout de trace papier de la chose, mais c'est bien maigre :sad:
A+, Patoche[/quote]

bjr a tous,

voici un lien qui marche: http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=c ... iA&cad=rja
merci à "google cache". Attention ce lien risque de ne pas marcher éternellement.Ceux qui sont intéressés par ce doc devrait en faire une copie.
Modifié en dernier par lebritish le ven. nov. 04, 2011 22:34 pm, modifié 1 fois.

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Message par lebritish »

voici le fichier en PJ
Fichiers joints
Cuve%20Priorit%E9%20Chauffage.ppt
(217.5 Kio) Téléchargé 119 fois

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Message par richardel »

Bonjour a tous,

Les grandes idées se rencontrent.
Dans le document ci-dessus, le système mis en œuvre ressemble beaucoup au système inclus dans la cuve Solus (y compris l'échangeur solaire "a plat" dans le fond de cuve).
Il suffirait de créer un système équivalent qui ramènerait l'eau refroidie dans la bas de cuve sans mélange et on aurait réinventé la solus :cool:

Ceci dit, c'est encore un peu tôt pour en parler mais j'ai utilisé un peu le chauffage sol (dont le retour s'effectue via les plaques parallèles) et j'ai remarqué une stratification plus prononcée.
C'est un peu tôt pour le dire car lorsque j'ai remarqué cela, je n'affichais que la température du bas de cuve et du haut. J'ai vu 20° en bas de cuve et pas loin de 55° en haut. J'aurais tendance a dire que le débit semble jouer un rôle essentiel mais je veux vérifier cela lorsque j'afficherais les 9 sondes de la cuve. (en fait, depuis hier j'affiche les sondes mais il fait trop doux pour que le chauffage s'enclenche)... patience donc.

Amitiés
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Message par Malognes »

Bonjour,

Voici la réinvention du Solus :

http://www.ratiotherm.fr/fr/page-daccueil/
Je n'ai pas été leur site .de

Très bonne lecture :ouvrez tout .

A+

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