Réduire les pertes d'un cumulus avec un M3

[bob]

A mon grand regret, je ne peux toujours pas passer au solaire. Je dois donc composer avec mon cumulus nucléaire pour encore quelques années. Mais la gamberge ne s’arrête jamais et c’est aussi pour occuper les longues soirées d’hiver que je développe ce petit projet. Bien évidemment, le prix du M3 augmente de 40% la facture du cumulus et les économies espérées n’ont pas de retour sur investissement avant 10 ans. J'y vois aussi une bonne occasion de me familiariser avec le M3, la prog, les capteurs et toutes les bidouilles pour ensuite faire le grand saut..

1/ Le constat :
Pour chauffer l’eau de mon cumulus, j’ai deux plages horaires par jour (heures creuses) 1H00-7H00 / 12H30-14H30 mais comme tout le monde, j’utilise principalement cette eau chaude en fin de journée. La consommation quotidienne varie de 50 à 200L.
Je chauffe donc mon eau principalement la nuit entre 1H00 et de 3 à 7H00 pour l’utiliser le soir. Le midi, il ne compense que les pertes et les quelques litres utilisés le matin soit 20 à 40min (attesté par une campagne de mesures en 2009).
Les pertes du ballon même sur-isolé étant proportionnelles à la température de l’eau, je suis donc dans un cas très défavorable. Je chauffe l'eau plus de 12H avant son utilisation. La situation est très classique.

2/ Les idées :
Retarder au maximum le départ du chauffage de l’eau pour réduire les pertes sans risquer la rupture pour les utilisateurs.
Car pour l’utilisateur final lambda (par exemple, la ménagère de moins de 50ans), au delà de 40-45°C, la température de l’eau chaude n’a pas d’importance. C’est juste une question de dilution plus ou moins forte avec l’eau froide. Ce qui compte, c’est d’avoir suffisamment d’eau chaude pour finir la journée. En fait, on a besoin d’une quantité d’énergie plus qu’un volume d’eau chaude.
En hiver, il me faut mes 200L à 60-65°C sinon ça râle, surtout pour le dernier qui passe à la SDB. Dans ce cas, il n’y a rien à gratter.
En été, 140L seraient largement suffisants. Je ne peux pas réduire le volume du ballon mais je peux moduler la température pour obtenir la même quantité d’énergie (140L à 65°C= 200L à 50°C). Ce qui doit permettre de réduire les déperditions de 30%.
Pourtant, il est difficile de mesurer facilement (en 1 point de mesure) et précisément la température de l’eau et tout aussi délicat de l’interpréter pour connaître la quantité d’énergie contenue dans ce ‘foutu’ ballon car la stratification rend son interprétation plutôt aléatoire.
Par contre, si je prends le problème à l’envers. En considérant que la résistance fonctionne à puissance constante, le temps de mise sous tension de la résistance électrique est proportionnel à l’énergie apportée au ballon.

4/ La solution déployée :
2 entrées + 1 sortie du Millénium (existant pour l’optimisation de ma chaudière gaz), 1 compteur d’eau équipé d’un capteur (récupération), 1 Wattmètre (le temps de la campagne de mesure).
Je cumule la quantité d’eau froide introduite dans le ballon (en remplacement de celle, chaude, soutirée) par un compteur à impulsion. Le M3 calcule le temps nécessaire à sa mise en température et il autorise la chauffe le plus tard possible afin d’utiliser pleinement la plage du midi quitte à avoir une eau tiède le matin.
Traduction dans le M3 : la soustraction du volume total du ballon et du volume soutiré est comparée à un compteur (incrément toutes les x secondes et retarde la chauffe jusqu'à égalité des deux termes).
D’autre part, le calcul intègre deux coefficients différents Eté / Hiver car en été, on consomme moins d’eau chaude et la température de l'eau de ville est moins froide qu’en hiver (Utilisation de la fonction native du M3).
Traduction dans le M3 : la valeur du volume total du ballon utilisée par le programme est différente en été et en hiver.

Toutefois, personne n’est à l’abri d’un bug ou d’une panne. Donc, je ne touche pas au thermostat : sécurité ultime pour éviter l’accident. Je ne touche pas non plus au contact heure creuse par sécurité pour mon porte monnaie. Enfin, je prévois une fonction de forçage manuel de la chauffe pendant 2H00 et un forcage automatique "bactéricide" une fois par semaine.

5/ Résultat espéré :
Réduire de moitié l’énergie perdue (soit environ 0.5kW/Jour, 5% de la facture) en réduisant de 12 à 5H la durée ou l’eau est à 60°C dans le ballon et obtenir ainsi 10 à 15€ d’économie par an. Dans mon cas, sans aucun investissement de départ, car le M3 fonctionne à proximité pour une autre application.

6/ Résultat obtenu : Le programme est en phase test depuis 1 mois. Je pense mettre le programme en ligne dans un mois.
Les premiers résultats sont encourageant temps de chauffe 2/3 la nuit, 1/3 le jour. 2 trois bugs effacés et plus de rupture d'ECS. Pour les résultats complets RDV dans 1 an, même jour, même site, même pomme…

7/ Améliorations possibles : Auto-optimisation
Une fois le cycle de chauffe terminé, il faut éviter une dérive lente et quotidienne (trop chaud ou trop froid) qui pourrait se produire après plusieurs semaines de fonctionnement.
La campagne de mesures initiale indiquait que le thermostat change d’état plusieurs fois en fin de chauffe. Réaction normale que j'utilise pour auto-optimiser ma régulation.
Le thermostat du ballon pourrait être facilement relayé et son état transmis au M3 (la bobine est câblée en parallèle des résistances sur le 230V et un contact en 24V est câblé sur le M3).

En hiver, si le thermostat n’est jamais atteint en fin de cycle (14H30), l’eau est trop froide. Le temps de chauffe est trop faible. Inversement, s’il est atteint, disons avant 13H30, le temps de chauffe est trop long. A partir de cette info, je corrige l'agorithme de chauffe.
En Eté, je nai pas d'autre solution que d'investir dans une sonde de température.

Cordialement

[Mallusone]

Salut Bob,

J'espère vraiment pour toi que le M3 est déjà existant car tu vas gagner très peu de Kwh... même sur une année.

Il me semble que chercher à travailler avec une ECS la plus basse possible en température permet de réduire simplement les pertes.

Ensuite comme tu as une plage horaire de deux heures à 12h30, il faut utiliser au maximum cette période pour l'ECS utilisée en fin de journée.
Donc 2h * Puissance = Kwh utilisés pour la chauffe ->
Quel volume possible ? pour quelle température maxi ?

Ensuite on retard la nuit pour viser le même résultat... -> quel volume à chauffer ?

Cordialement