Projet de CESI

[Pateykrout]

Help !

Une âme charitable pourrait-elle m'expliquer la logique de la regulation PWM ?

Voici les relevés du jour :
TbasBallon - Tpanneau - PWM
20 - 40,3 - 20%
26,6 - 42,5 - 28%
39,9 - 46 - 37%
46,6 - 56,7 - 73%
51,2 - 58,1 - 50%

Le PWM ne suit ni la température panneau, ni la température ballon, ni le delta entre les 2...

Le bas de mon ballon est à plus de 50°C, c'est bien, mais j'aimerais comprendre, surtout que le %PWM varie plusieurs fois par minute.

[guydefrance]

Help !

Une âme charitable pourrait-elle m'expliquer la logique de la regulation PWM ?

Voici les relevés du jour :
TbasBallon - Tpanneau - PWM
20 - 40,3 - 20%
26,6 - 42,5 - 28%
39,9 - 46 - 37%
46,6 - 56,7 - 73%
51,2 - 58,1 - 50%

Le PWM ne suit ni la température panneau, ni la température ballon, ni le delta entre les 2...

Le bas de mon ballon est à plus de 50°C, c'est bien, mais j'aimerais comprendre, surtout que le %PWM varie plusieurs fois par minute.

Bonjour, de ce que je connais de l'utilité du PWM pour chauffer un ballon, on fait en sorte que plus le delta entre les panneaux et le ballon est bas et plus la vitesse de circulation est basse. On essaie d'avoir +5°K pour récpérer le maximum de calorie. Si la température du ballon s'approche de sa temp maxi on fera monter la vitesse pour dégrader le rendement. Au contraire si le delta entre le panneau et e ballon est élévé on remonte la vitesse pour retrouver notre delta T optimal.

J'avoue que je ne vois pas de logique dans les chiffres que tu nous montres. C'est quoi ta régul, je n'ai trouvé dans le suivi des messages précédents?

[Pateykrout]

J'utilise la régulation de ma chaudière à granulés (Okofen). C'est une régulation plutôt complète par ailleurs, mais là je sèche.

Si ma compréhension est bonne, le % PWM dépend à la fois du deltaT entre les panneaux et le bas du ballon, mais aussi de la température de l'installation.

Par exemple, ce matin au démarrage :
Ballon = 20°C
Panneaux = 40°C
PWM = 20%
Il y a un fort dT, mais l'installation est relativement froide, donc PWM faible.

Ce soir :
Ballon = 43°C
Panneaux = 52°C
PWM = 96% !
dT plus faible, mais installation plus chaude, PWM presque au max !

Je vais continuer mes observations, pour le moment ma priorité est d'effectuer mes tests dans de bonnes conditions, et pour cela je dois déterminer :
- la pression du circuit (je pense que 1 bar est un peu faible), vos avis ?
- le PWM mini (actuellement à 20% le débitmètre ne bouge pas, est ce grave ?)

[Pateykrout]

L'ecran de ma régulation offre la possibilité de visualiser des graphiques, c'est petit mais mieux que rien.

Un exemple aujourd'hui (globalement nuageux) :
Jaune = T° panneaux
Violet = T° ballon (bas)
Vert = modulation (en %).

La régulation est configurée pour demarrer la pompe si T° panneaux > 40° ET dT (panneaux / ballon) > 10 K.

Le PWM suit fidèlement la courbe de température des panneaux.

20260513_183438.jpg (98.57 Kio) Vu 1443 fois

Neanmoins je ne parviens pas à comprendre la relation entre les températures et le % PWM. Pas grave dans l'absolu, mais c'est tout de même mieux de comprendre parfaitement le fonctionnement pour optimiser les réglages.

[guydefrance]

L'ecran de ma régulation offre la possibilité de visualiser des graphiques, c'est petit mais mieux que rien.

Un exemple aujourd'hui (globalement nuageux) :
Jaune = T° panneaux
Violet = T° ballon (bas)
Vert = modulation (en %).

La régulation est configurée pour demarrer la pompe si T° panneaux > 40° ET dT (panneaux / ballon) > 10 K.

Le PWM suit fidèlement la courbe de température des panneaux.

20260513_183438.jpg

Neanmoins je ne parviens pas à comprendre la relation entre les températures et le % PWM. Pas grave dans l'absolu, mais c'est tout de même mieux de comprendre parfaitement le fonctionnement pour optimiser les réglages.

Bonjour, je pense qu'il faudrai qu'Eric nous aide, mais de ce que je vois de la courbe et si on n'a que deux données (panneaux et ballon) le système gère comme il peut.
Il veut avoir des panneaux à 40°C à tout pris et fait du "pompage" il est sans en arrêt en train de moduler. Quand les panneaux sont en dessous de 40 - 5 °C d'écart il coupe le circulateur et se remet à pomper.
Une régule plus efficace essaierai de maintenir une différence de température supérieure de 5°C entre la sortie et l'entrée des panneaux tant que la température sortie panneau est supérieure au ballon.
On ne sait pas quelle est l'échelle de temps sur ta courbe mais je trouve pas que le ballon monte très vite en température. Après chez moi le système est fait pour du chauffage donc j'ai bcp de surface de capteur quand je ne fais que de l'eau chaude...

[monteric]

Bonjour,

Il manque des informations pour établir une explication. Tu donne les conditions de démarrage mais il nous faut aussi ... les condition lié au PWM
En effet suivant les régulation ou suivant comme on programme on donne une condition au PWM.
Par exemple, le plus souvent quand je programme du PWM je donne une indication d'écart de température à maintenir et c'est le PWM qui le fait :
- démarrage >40°C et écart panneaux/ballon de 10K
Ensuite maintient de 10K d'écart entre le ballon et le panneaux par exemple donc le seul moyen pour la régulation est de ralentir quand l'écart est élevé et d'accélérer quand l'écart augmente.
Ce qui correspond un peu a se que tu vois.

Donc il faut creuser dans les explications de ta régulation pour trouver la regle du PWM. Là nous n'avons pas toutes les informations.

Souvent le plus "interessant" est d'avoir la température d'entrée et sortie de l'échangeur solaire et de maintenair un écart autour de 10K ce qui est souvent la valeur donner des constructeurs pour les échangeurs ballons.
Mais bon cela oblige a ajouter des sondes ...

A+

Eric

[Pateykrout]

Merci à tous pour vos réponses.

Dans l'attente, j'avais continué mes expérimentations et un paramètre n'était pas bien réglé : le PWM maxi etait resté sur son réglage d'usine, à savoir 100%. Quand la pompe se mettait en marche à fond, le debit etait bien trop important. J'ai mis à 50%, ce qui me donne environ 4 l/min sur mon débitmètre, donc 240 l/h. Pour rappel, mes panneaux Tinox horizontaux sont donnés pour 105 l/h chacun, je suis donc très légèrement au dessus de cette valeur, je pourrai ajuster par la suite.

Ce reglage me donne une courbe avec cet aspect (ca ressemble un peu plus à quelque chose) :

20260517_105510.jpg (97.81 Kio) Vu 1001 fois

Rouge : haut du ballon
Violet : bas du ballon
Jaune : T° panneaux
Vert : PWM
En abscisse, 1 graduation = 1 heure
L'ensoleillement ce jour là etait relativement faible donc insuffisaant pour augmenter la température du haut du ballon.

Les paramètres de ma régulation sont les suivants :
Delta T on : 10 K
Delta T off : 5 K
T Panneaux min : 35 °C
Plage de réglage PWM : 20 K (pas vraiment compris sur quoi ça agit ???)
PWM min : 20 %
PWM max : 50 %

J'ai observé la régulation dans différentes phases de fonctionnement et pour des températures identiques le PWM est différent, ce qui semble confirmer une hypothèse évoquée un peu plus haut selon laquelle le PWM serait ajusté selon un paramètre PID qui prendrait en compte la vitesse d'évolution des températures.

Dernière remarque pour finir : comme dit un peu plus haut dans ce topic, mon serpentin est quelque peu sous dimensionné par rapport aux panneaux (0,65 m² pour 3,76 m², donc 17% seulement). Je pense que cela a un impact, et comment ajuster au mieux mes paramètres compte tenu de ce "problème" ? L'IA me dit que dans ce cas de figure il est préférable de fonctionner avec un debit un peu trop fort, car :
- les panneaux chauffent moins
- le debit superieur favorise l'echange dans le serpentin.
Je ne sais pas si je peux me fier à cette source

[monteric]

Si l'IA le dit alors ....
Bon en tout cas le fonctionnement de l'l'IA pour repondre a la question aura sûrement consommer plus d'énergie que tu va en récupérer en essayant d'avoir un débit plus rapide
Pour moi cela n'a pas vraiment de sens.
Un échangeur est donné pour une puissance maxi avec en gros 10° d'échange.
Si tu augmenteaugmentés la vitesse il y a toute les chances que tu natteignes pas l'échange maximum, donc cela finira par faire augmenter la température dans les panneaux donc pas mieux.
Si il y a déséquilibre, je ne vois pas comment la vitesse pourrait changer ce fait !

Tu peux toujours faire des tests et nous donner les résultats, tu en ferras ainsi profiter l'l'IA ....

A plus

Eric

[Pateykrout]

Je sens une pointe d'ironie
Tout n'est pas a jeter dans l'IA, il faut juste avoir la capacité à analyser les données qu'elle nous offre. N'etant pas (encore) expert en solaire, je m'en remets à vous !

Mon serpentin est trop petit, c'est un fait. J'ai dimensionné mes panneaux en fonction de mon besoin, mon chauffagiste m'a installé un ballon 300L avec 2 serpentins, conformément à ma demande.

Je n'aurais jamais imaginé qu'un fabriquant de ballons (Charot made in France pour ne pas le nommer) aurait l'idée saugrenue de fabriquer un ballon de 300 L avec seulement 0,65m² par serpentin.

J'ai posé la question ici même, et on m'a dit que ce n'est pas l'idéal mais que ça fonctionnerait et que je pouvais garder mon ballon. D'ailleurs, mon CESI fonctionne, j'ai de l'eau chaude, c'est le principal. Mais je veux savoir s'il est possible d'optimiser ou si c'est peine perdue.

2 options :

Augmenter la vitesse : le fluide parcourt les panneaux plus rapidement, donc a moins le temps de chauffer. Mais c'est l'inverse dans le serpentin, il n'a pas le temps de libérer toutes ses calories dans le ballon et repart "trop chaud" vers les panneaux.

Diminuer la vitesse : le fluide parcourt les panneaux plus lentement, donc ressort très chaud. Dans le serpentin, il a davantage de temps pour échanger ses calories, mais il y en a beaucoup à echanger, donc ?

Dernière option : régler mon PWM pour etre pile au débit nominal des panneaux et tant pis pour l'optimisation ?

[Uncle Buzz]

Les échangeurs thermiques transfèrent la puissance thermique proportionnellement à la différence de température entre le côté chaud et le côté froid.

Globalement, tu as 3 échangeurs dans ton système solaire,

• les panneaux qui récupèrent la puissance solaire, avec un delta T positif fonction du débit.

• l'échangeur dans le ballon qui transfère la puissance au ballon, avec un delta T négatif fonction du débit.

• le circuit hydraulique qui perd une partie de la puissance vers l'extérieur en fonction de la qualité de l'isolation, avec 2 sous-sections , la partie chaude revenant des panneaux et la partie froide retournant aux panneaux, elles-mêmes divisées en 2 sous-section pour la partie extérieure sur le toit, et la partie intérieure où la température de la zone froide n'est pas la même

À puissance solaire constante (en dehors des phénomènes transitoires quand les nuages passent), la puissance recueillie par les panneaux = la puissance transmise au ballon + la puissance perdue dans le circuit et le débit étant le même dans toutes les portions du circuit :

T sortie des panneaux (le point le plus chaud) - delta T de la section chaude jusqu'au ballon = T entrée échangeur ballon
T sortie échangeur ballon - delta T de la section froide jusqu'aux panneaux = T entrée des panneaux

Dans l'hypothèse où chaque échangeur a la même performance sur toute sa surface (vrai pour les panneaux, vrai pour le ballon, par contre pour le circuit c'est vrai si on a la même isolation partout, pas toujours possible, et la même longueur aller/retour et longueur exposée à l'extéieure) le débit n'a pas d'influence sur les performances globales puisqu'il ne modifie pas la température moyenne de chaque échangeur, mais uniquement le delta T. En augmentant le delta T dans l'échangeur, on augemente le transfert au début de l'échangeur avec un écart plus élevé vers la zone "froide" qui reçoit la puissance thermique, mais on réduit dans les mêmes proportions le transfert dans la fin de l'échangeur où l'écart avec la zone "froide" qui reçoit la puissance thermique est plus faible. En moyenne, on a la même température, on transfère la même puissance. C'est vrai pour les échangeurs "actifs" (panneaux et ballon) mais aussi pour le circuit hydraulique et ses pertes à la condition que aller = retour.

Mais en général, la hauteur de l'échangeur du ballon est plus faible que la hauteur du champ de panneaux (50cm dans le ballon pour 2m sur une rangée de panneaux, 4m pour 2...) donc la section chaude est plus longue que la froide, et en plus généralement on sort les 2 sections au même endroit sur le toit, donc la surlongueur de la section chaude est exposée à la température la plus froide, on a donc un déséquilibre entre les pertes côté chaud qui augmentent plus vite que les pertes côté froid ne baissent avec une delta T plus important.

En théorie donc, en accélérant le débit, on réduit le delta T dans tous les "échangeurs", on réduit la température la plus chaude, ce qui réduit les pertes de la section de retour des panneaux, compensées par la baisse des pertes de la section froide, mais généralement pas totalement compensées, donc on perd plus avec un delta T plus important, donc avec un débit plus faible.

Dans le cas d'un circuit aller-retour non équilibré (dans la plupart des cas), il vaut mieux accélérer le débit au maximum pour améliorer le rendement thermique, sauf que le débit n'est pas gratuit : les pertes de charge qui s'opposent au débit augmentent grosso modo avec le carré du débit ; donc doubler le débit consomme 4 fois plus de puissance mécanique. On arrive rapidement au point où augmenter le débit est totalement compensé par la surconsommation du circulateur.

S'ajoute aussi la perte par rayonnement des panneaux, dont je ne sais pas si elle est linéaire ou exponentielle, ce qui ajouterait des pertes non équilibrées en augmentant le point le plus chaud.

La température moyenne du système est imposée par la température du ballon au niveau de l'échangeur, et la puissance solaire reçue. Avec le PWM tu peux piloter le delta T en faisant varier le débit, l'idéal étant de suivre la puissance solaire en fixant le delta T pour baisser la puissance du circulateur quand la puissance à collecter est plus faible, ou baisser le débit et le rendement quand on anticipe une surchauffe.

Après entre la théorie et la réalité...

Avoir un serpentin plus petit implique un écart de température échangeur / ballon plus important pour transférer la puissance solaire reçue, le système est donc moins performant car fonctionnant à plus haute température moyenne, mais la gestion du débit reste la même.

[Pateykrout]

Merci pour cette explication détaillée !

J'en tire la conclusion qu'il n'y a pas grand chose à faire pour améliorer mon "problème". Je mets des guillemets car finalement, est-ce vraiment un problème ? Il fait soleil, mon ballon est chaud, l'objectif est rempli. Bien sûr, on va me parler de rendement, etc... mais la perte en rendement financerait-elle un nouveau ballon avec un echangeur mieux dimensionné ? Pas sûr !

Ci-dessous un graph de l'une des premières journées réellement ensoleillés :

20260521_183205.jpg (99.51 Kio) Vu 117 fois

En jaune : T panneaux
En violet : T bas ballon (baisse à la fin suite à un soutirage)
En rouge : T haut ballon
En abscisse : 1 division = 1 heure
En vert : le pwm qui suit globalement l'ensoleillement

Me reste donc à remplir de glycol avant l'hiver !