Pourquoi faut-il un échangeur ?

Auto-construction, trucs et astuces...

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Pourquoi faut-il un échangeur ?

Messagepar Geekolo » Lun Jan 09, 2017 12:41 pm

Bonjour,
Je viens de lire le livre APPER. Super.
On y décrit le système drain back sans échangeur primaire. Deux des avantages sont un meilleur transfert d'énergie et réalisation moins chère.
Du coup, je me demande pourquoi ne pas éliminer les échangeurs dans les autres circuits en boucle : chauffage sol, appoint chaudière... Et ne laisser qu'un seul échangeur (instantané ?) pour le seul circuit ouvert : l'ECS ??

Y'a certainement des tas de raisons, mais je ne les vois pas...
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Projet de solaire thermique 6 panneaux et 944l en auto-vidange
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Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

Messagepar pacobab » Lun Jan 09, 2017 14:37 pm

Bonjour O'Patrick
La question revient à "pourquoi faut-il plusieurs circuits ?

Plusieurs réponses à cela, mais essentiellement pour des raisons de température et de pression.

  • Dans la plupart des circuits solaires il faut du glycol (et même à mon sens dans les installations autovidangeables).Le coût du glycol serait prohibitif s'il devait servir de stockage (plusieurs € le litre)
  • Les pressions d'utilisation sont parfois différentes : par exemple, sur les CESI Atlantic on travaille à 3,5bars, ce qui est impossible avec une chaudière classique
  • La plupart des circuits de chauffage n'aiment pas trop les températures supérieures à 80°C. On peut facilement sortir à 120°C d'un capteur solaire.
Cela dit, cela existe déjà sur le marché, en non autovidangeable, chez Solisart. Le ballon de stockage est réchauffé et refroidi par un même serpentin, et tout le circuit solaire et de chauffage est glycolé.
Mais je n'aime pas beaucoup cette solution car la stratification dans le ballon n'est pas très bonne.
Cdt
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Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

Messagepar Tarassac » Lun Jan 09, 2017 20:36 pm

Bonjour à tous,

Je vient avec douceur et petits pieds pour expliquer mon système;

Ballon 1000 l sans pression ' atmosphérique " ,
5 capteurs directement envoyé dans le ballon SANS échangeur
Plancher chauffant en direct avec le ballon SANS pression

1 échangeur en cuivre pour l'ECS et ça tourne comme une horloge !!

Hervé
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Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

Messagepar dopra » Lun Jan 09, 2017 23:07 pm

Tarassac a écrit:Bonjour à tous,

Je vient avec douceur et petits pieds pour expliquer mon système;

Ballon 1000 l sans pression ' atmosphérique " ,
5 capteurs directement envoyé dans le ballon SANS échangeur
Plancher chauffant en direct avec le ballon SANS pression

1 échangeur en cuivre pour l'ECS et ça tourne comme une horloge !!

Hervé

tu veux dire que t'as mille litres de glycol?
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Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

Messagepar pacobab » Lun Jan 09, 2017 23:35 pm

dopra a écrit:
Tarassac a écrit:Bonjour à tous,

Je vient avec douceur et petits pieds pour expliquer mon système;

Ballon 1000 l sans pression ' atmosphérique " ,
5 capteurs directement envoyé dans le ballon SANS échangeur
Plancher chauffant en direct avec le ballon SANS pression

1 échangeur en cuivre pour l'ECS et ça tourne comme une horloge !!

Hervé

tu veux dire que t'as mille litres de glycol?


Ou une installation autovidangeable ?
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Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

Messagepar Geekolo » Mar Jan 10, 2017 0:57 am

Merci Jean,

pacobab a écrit:Bonjour O'Patrick
La question revient à "pourquoi faut-il plusieurs circuits ?

Plusieurs réponses à cela, mais essentiellement pour des raisons de température et de pression.

  • Dans la plupart des circuits solaires il faut du glycol (et même à mon sens dans les installations autovidangeables).Le coût du glycol serait prohibitif s'il devait servir de stockage (plusieurs € le litre)

Concernant le glycol, certains n'en utilisent tout simplement pas en situation de drain back autovidange.
pacobab a écrit:
  • Les pressions d'utilisation sont parfois différentes : par exemple, sur les CESI Atlantic on travaille à 3,5bars, ce qui est impossible avec une chaudière classique

  • Concernant les pressions, je comprends. Il faut que tout ce qui est branché sur le ballon soit iso-pression.
    pacobab a écrit:
  • La plupart des circuits de chauffage n'aiment pas trop les températures supérieures à 80°C. On peut facilement sortir à 120°C d'un capteur solaire.

  • Oui, mais en travaillant la stratification et en faisant des piquages à différentes hauteur, cela ne pourrait-il pas le faire quand-même ?
    pacobab a écrit:Cela dit, cela existe déjà sur le marché, en non autovidangeable, chez Solisart. Le ballon de stockage est réchauffé et refroidi par un même serpentin, et tout le circuit solaire et de chauffage est glycolé.
    Mais je n'aime pas beaucoup cette solution car la stratification dans le ballon n'est pas très bonne.
    Cdt
    Jean

    je suis ravi d'apprendre qu'un industriel utilise un concept similaire... Je ne sais pas pourquoi leur stratification n'est pas très bonne, mais ce forum m'a appris que les problèmes de stratification sont légions quel que soit le système avec/sans échangeur. Cela m'encourage donc à poursuivre mes réflexions dans ce sens.
    Merci encore
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    Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

    Messagepar Geekolo » Mar Jan 10, 2017 1:02 am

    Tarassac a écrit:Bonjour à tous,

    Je vient avec douceur et petits pieds pour expliquer mon système;

    Ballon 1000 l sans pression ' atmosphérique " ,
    5 capteurs directement envoyé dans le ballon SANS échangeur
    Plancher chauffant en direct avec le ballon SANS pression

    1 échangeur en cuivre pour l'ECS et ça tourne comme une horloge !!

    Hervé


    Ouaouhhhhh, c'est proche de ce que je veux faire, 800l et 6 capteurs longs, plancher chauffant en direct et échangeur à plaques (pour rester à l'extérieur du ballon) pour l'ECS.
    Y-a-til un compte rendu ? un schéma ? des photos ? des perfs mesurées ? les aspects négatifs ?

    Cette simplicité m'attire énormément. Bravo d'avoir osé. Et merci d'avoir partagé.
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    Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

    Messagepar pacobab » Mar Jan 10, 2017 2:08 am

    Bonjour O'Patrick et bonjour à tous.
    L'avantage principal de la cuve atmosphérique sans pression est sans doute qu'elle est fabricable par tout bon bricoleur à un coût très réduit. Et que le montage qui en découle est assez simple.
    Parmi les inconvénients, le plus gênant à mon avis est sans doute l'"atmosphérique". Laisser son eau de chauffage au contact de l'air veut dire eau chargée en oxygène, et corrosion de tout élément en acier, d'autant plus que c'est de l'eau chaude.
    Interdit alors d'avoir des radiateurs en acier ou tout autre élément en acier.
    Un bon exemple de ce type d'installation est celle indiquée par Pierre Amet aux USA http://www.builditsolar.com/Projects/SpaceHeating/SolarShed/solarshed.htm.
    Dans cet exemple, même les capteurs sont auto-construits!
    Cdt
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    Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

    Messagepar pascal29 » Mar Jan 10, 2017 8:01 am

    Bonjour,
    Je viens également avec douceur pour expliquer mon système:

    Chauffage:
    12m2 de capteurs, eau directement envoyée dans la cuve EPDM SANS échangeur SANS drainback
    Cuve 1300 l sans pression ' atmosphérique " ,
    Plancher chauffant pris en direct avec l'eau de la cuve SANS pression

    ECS (seulement en été et intersaison):
    1 vanne 3 voies bascule l'eau des capteurs vers le serpentin inox d'un ballon ECS de 200L

    Le tout est commandé par un arduino qui gère notamment :
    le gel (j'habite en Bretagne, bord de mer donc peu de gel)
    - si Température capteurs < 3° : le circulateur y envoie de l'eau de la cuve
    la surchauffe
    - si Température ballon ECS > 82° (parce que mon circuit est en PER): la vanne 3 voies bascule l'eau des capteurs vers la cuve

    C'est mon 2ème hiver, je suis en train de rédiger mon retour d'expérience
    Pascal

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    Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

    Messagepar Geekolo » Mar Jan 10, 2017 9:16 am

    Bonjour Jean,
    pacobab a écrit:Laisser son eau de chauffage au contact de l'air veut dire eau chargée en oxygène, et corrosion de tout élément en acier, d'autant plus que c'est de l'eau chaude.
    Interdit alors d'avoir des radiateurs en acier ou tout autre élément en acier.

    C'est certainementt restrictif pour beaucoup d'installations. J'ai la chance d'avoir une construction neuve avec circuits en multicouche (plafond chauffant/raffraichissant) ou PER (sol chauffant).
    Mais ne peut-on pas de toutes façon fermer le ballon et utiliser un vase d'expanion à membrane ?
    pacobab a écrit:Un bon exemple de ce type d'installation est celle indiquée par Pierre Amet aux USA http://www.builditsolar.com/Projects/SpaceHeating/SolarShed/solarshed.htm.
    Dans cet exemple, même les capteurs sont auto-construits!
    Cdt
    Jean

    Merci du lien. Le rendement semble bien piètre. Mais le type a fait un beau travail.
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    Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

    Messagepar Geekolo » Mar Jan 10, 2017 9:21 am

    pascal29 a écrit:Bonjour,
    Je viens également avec douceur pour expliquer mon système:

    Chauffage:
    12m2 de capteurs, eau directement envoyée dans la cuve EPDM SANS échangeur SANS drainback
    Cuve 1300 l sans pression ' atmosphérique " ,
    Plancher chauffant pris en direct avec l'eau de la cuve SANS pression

    ECS (seulement en été et intersaison):
    1 vanne 3 voies bascule l'eau des capteurs vers le serpentin inox d'un ballon ECS de 200L

    Le tout est commandé par un arduino qui gère notamment :
    le gel (j'habite en Bretagne, bord de mer donc peu de gel)
    - si Température capteurs < 3° : le circulateur y envoie de l'eau de la cuve
    la surchauffe
    - si Température ballon ECS > 82° (parce que mon circuit est en PER): la vanne 3 voies bascule l'eau des capteurs vers la cuve

    C'est mon 2ème hiver, je suis en train de rédiger mon retour d'expérience
    Pascal

    Mais alors, il y en a plein :-D

    Bonjour Pascal.
    J'espère que tu n'auras pas de problème de fiabilité avec un Arduino. C'est un nano ? Tu as soudé les broches ? J'attends avec impatience ton CR
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    Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

    Messagepar Geekolo » Mar Jan 10, 2017 9:31 am

    pacobab a écrit:...Solisart... Le ballon de stockage est réchauffé et refroidi par un même serpentin, et tout le circuit solaire et de chauffage est glycolé.

    Après réflexion cette nuit, je me dis qu'il y a quand même un échangeur dans cette config. Pourquoi ne sont-ils pas allés au bout du raisonnement ?
    Il y a dans les docs Apper, une thèse sur la stratification où il est montré un exemple de ballon avec diffuseur à plaques et plusieurs entrées.
    Ne peut-on pas utiliser des vannes thermostatiques pour aiguiller les flux entrants (panneaux, chaudière...) vers la "bonne entrée" (3 ou 4 hauteurs différentes dans la cuve) pour ne pas briser la stratification ?
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    Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

    Messagepar pacobab » Mar Jan 10, 2017 10:08 am

    OPatrick a écrit:
    pacobab a écrit:...Solisart... Le ballon de stockage est réchauffé et refroidi par un même serpentin, et tout le circuit solaire et de chauffage est glycolé.

    Après réflexion cette nuit, je me dis qu'il y a quand même un échangeur dans cette config. Pourquoi ne sont-ils pas allés au bout du raisonnement ?
    Il y a dans les docs Apper, une thèse sur la stratification où il est montré un exemple de ballon avec diffuseur à plaques et plusieurs entrées.
    Ne peut-on pas utiliser des vannes thermostatiques pour aiguiller les flux entrants (panneaux, chaudière...) vers la "bonne entrée" (3 ou 4 hauteurs différentes dans la cuve) pour ne pas briser la stratification ?


    Pour des raisons de coût !
    Déjà une installation Solisart est assez chère. Alors avec des échangeurs, des circulateurs un ballon à stratification et l'automate qui va avec , elle serait invendable.
    Mais ton idée est parfaitement juste.
    Dans les systèmes collectifs, on voit plus souvent des échangeurs à plaques externes avec double circulateur et automate correspondant, comme ça https://www.paw.eu/shop/solexmaxi-hz-dn-25.html. La taille de l'installation permet d'amortir le surcoût.
    En effet, un échangeur à plaques externe bien dimensionné est toujours plus efficace qu'un échangeur à serpentin interne, contrairement à ce que j'ai pu lire ici ou là. Tout simplement parce qu'on maîtrise les deux flux, alors que dans un serpentin interne, on ne maîtrise que le flux interne au serpentin, l'autre flux étant dû à la convection autour du serpentin.
    Et comme on maîtrise le flux rentrant dans le ballon avec un échangeur externe , on peut le diriger soit vers une colonne de stratification interne, soit vers des entrées étagées externes avec une vanne commandée type ESBE 5MG.http://www.esbe.eu/fr/fr-fr/produits/vannes-rotatives/5mg. Ces deux possibilités permettent d'insérer l'eau réchauffée au niveau de température correspondant dans le ballon, et ainsi d'optimiser la stratification.
    Voili voilou
    Cdt
    Jean
    N. B. :les vannes thermostatiques pour aiguiller le flux rentrant dans le ballon, ça ne marcherait pas très bien. Une vanne thermostatique va aiguiller tout ce qui est en dessous d'une température fixe à une certaine hauteur. Aider la stratification, c'est rentrer l'eau dans le ballon à la hauteur correspondant à la température d'entrée
    Exemple:
    Si à un moment de la journée, les panneaux fournissent de l'eau chaude à 63°C, et que la zone à 63°C se trouve à 83cm du fond du ballon, il faut, pour optimiser la stratification, rentrer cette eau chaude à 83cm du fond du ballon.
    Le lendemain, si les panneaux fournissent encore de l'eau à 63°C, et que l'on a tiré de l'eau du ballon, la limite pourra se trouver à 161cm du bas du ballon. Il faudrait alors rentrer l'eau des panneaux à cette nouvelle hauteur.

    Il existe une vanne avec un plongeur flotteur intégré au bout d'une tige qui rentre dans le ballon. Cette vanne thermostatique aiguille automatiquement l'eau rentrante en fonction de sa température comparée à celle à l'intérieur du ballon. Il me semble que c'est une invention néerlandaise qui n'est pas vendue au public. Je n'en retrouve pas la source.
    Modifié en dernier par pacobab le Mer Jan 25, 2017 0:47 am, modifié 1 fois.
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    Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

    Messagepar Beone68 » Mar Jan 10, 2017 12:13 pm

    OPatrick a écrit:Du coup, je me demande pourquoi ne pas éliminer les échangeurs dans les autres circuits en boucle : chauffage sol, appoint chaudière... Et ne laisser qu'un seul échangeur (instantané ?) pour le seul circuit ouvert : l'ECS ??


    Bonjour,

    C'est aussi cette réflexion qui a guidé la conception de mon système de chauffage (pas encore de compte-rendu, mais des infos dans ma signature). Ca devient quand même compliqué lorsqu'on souhaite plusieurs sources d'énergie pour alimenter un seul ballon. J'ai donc quand même dû me résoudre à utiliser un échangeur pour la boucle solaire, car ne pouvant faire de drain-back, je préfère glycoler le circuit solaire (-12°c samedi dernier, par exemple). De plus, la pression maxi réglée à 6 bar facilite la conception, la réduction du risque de départ en vapeur, et nécessite donc un circuit séparé et donc un échangeur
    Mais j'ai quand même un circuit sans échangeur pour:
    - le poele bouilleur
    - les ballons (tampon + ECS)
    - le circuit de chauffage

    Au rang des inconvénients, il y a:
    - la nécessité de dimensionner la soupape de sécurité et le ballon d'expansion à la plus petite pression maxi disponible. Dans mon cas, c'est le poêle bouilleur: 2.5bar maxi. Ceci a pour conséquence de devoir surdimensionner le vase d'expansion. D'une part à cause du volume global du circuit (1200l envion) et également à cause du faible delta P disponible (je navigue entre 1.34 bar mini à froid et donc 2.5bar maxi à 95°c) => vas d'expansion 200l.
    - coût du traitement de l'eau. J'ai choisi de traiter mon eau morte car elle circule dans mon plafond chauffant dont les tubes capillaires ont un diamètre de 2mm. Le coût d'un embouage serait largement supérieur au coût du traitement. De plus, je cherche à être le plus sûr par rapport aux phénomène de corrosion des ballons aciers non émaillés et du bouilleur (idem). J'en ai donc eu pour plus de 400euros de traitement + 250euros de pots à boue / filtres /décanteurs. Mais au moins j'ai l'esprit tranquille.

    Pour les avantages:
    - le rendement global
    - la suppression d'au moins un échangeur et d'un circulateur

    Au niveau du la stratification, je n'ai pour l'instant pas rencontré de soucis, même avec l'appoint électrique mais le solaire n'est pas encore branché. Néanmoins, la conception en 2 ballons avec connexion par thermosiphon et la géométrie du ballon tampon avec cheminée de stratification pour les retours et tôle de séparation au milieu, avec choix judicieux des piquages et retours, ne doit pas être étranger à la performance. J'ai facilement le bas du ballon tampon <30° avec le haut du ballon ECS > à 60°en fin de soirée, puis respectivement 26° / 50° le lendemain matin (douches le soir).
    En été (boucle solaire non encore raccordée, donc résistance électrique en milieu de ballon tampon), seule la moitié supérieure du ballon tampon est réchauffée, preuve de l'efficacité de la tôle de séparation (la résistance est à mi-hauteur, juste au-dessus de cette tôle).

    Si ça peut vous aider...

    a+
    Beone

    PS: promis, je ferai un CR lorsque la boucle solaire sera raccordée !

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    Re: Pourquoi faut-il un échangeur ?

    Messagepar rod33 » Mar Jan 10, 2017 15:34 pm

    Pour le traitement de l'eau de chauffage contre les boues, regarde ici; c'est bien moins cher que ce que tu as payé :cool:

    viewtopic.php?f=15&t=7773&hilit=lemasson&start=15
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