[astuce] lutte surchauffe - Drain Back Hivers/ fermé été

[Jojo]

Je n'ai pas encore finalisé mon schéma de branchement solaire (serpentins solaire dans un ballon), mais j'envisage de plus en plus un fonctionnement mixte :

1) en hivers : drain back (fonctionnement sans antigel => meilleur transport de chaleur)
2) en été : circuit fermé avec vase d'expansion à l'air libre
=> pour fermer le circuit, il suffit d'une vanne manuelle sur l'évent
=> la réserve d'eau pour le drain back sert alors de "vase d'expansion" à l'air libre

l'avantage d'un circuit fermé (sans pression) en été serait d'empêcher la surchauffe des panneaux en l'absence d'eau, ou tout au moins la limiter, par une circulation intermitente :
(a - b - a ...) :
a) ne pas circuler jusqu'à ce que l'eau soit quasiment à ébulition dans les panneaux (i.e. diminuer le rendement des panneaux en les faisant fonctionner à haute température)
b) remettre la circulation pour refroidir les panneaux

Cette circulation intermitente ne peut être envisagée qu'en circuit fermé, lorsque le ballon est chaud, pour 2 raisons :
1) ne pas créer de chocs thermiques dans les tuyaux et dans les panneaux
2) ne pas avoir à remplir les panneaux à chaque fois

Elle peut si nécessaire être complétée par une recirculation "nocturne" (i.e. quand les panneaux - les miens sont plans et pas sous vide - sont plus froids que le ballon)


Cette solution me semble "simple", dans le sens où :
- par rapport à un circuit fermé avec vase d'expansion, on n'a pas la nécessité de la soupape de sécurité, et on n'a jamais un circuit sous pression
- on peu compenser automatiquement l'évaporation par un principe de robinet commandé par un flotteur dans la réserve d'eau
- par rapport à un drain back avec réserve d'eau en hauteur pour les panneaux, il suffit :
- d'avoir la "réserve idéale" proposée par Yves Guern le 23 mars dans http://forum.apper-solaire.org/viewtopic.php?t=2127 (au moins le tuyau de retour chaud provenant des panneaux qui soit toujours immergé dans la réserve, pour ne pas avoir de prise d'air)
- d'ajouter une vanne manuelle sur l'évent pour se retrouver avec un circuit fermé avec vase d'expansion à l'air libre (la réserve faisant alors office de vase d'expansion)

Quelqu'un l'a t'il expérimenté ?
Qu'en pensez-vous ?

Jojo (l'image de la réserve est celle proposée par Yves Guern, j'ai seulement ajouté la vanne manuelle sur l'évent)

[Jojo]

comment faire pour que le schéma soit visible directement ?

[p_bricoleur]

A noter que ce mode de fonctionnement à haute température pour tuer le rendement est utilisé par certaines régulations du commerce, quand le bas du ballon est au dessus d'une consigne (par exemple 60°C).

La régulation attend que la température capteur monte à (par exemple) 100°C (le circuit est sous pression, ça ne bout pas) et enclenche le circulateur.
Cela prend un peu de chaleur aux capteurs qui redescendent à disons 80°C. La régulation s'arrête après quelques minutes et le cycle recommence.

Même en été à 30°C, faire travailler les capteurs à 100°C donne un delta T de 70, ce qui est conséquent.

Cordialement

[Jojo]

c'est effectivement un delta T conséquent entre la T° extérieure et la T° de l'eau dans les panneaux, mais c'est un delta T moins important que de laisser les capteurs vides :
Les Solimpeks sont donnés pour 250° en stagnation !

J'espère ainsi les protéger un peu. L'autre option étant une boucle de décharge, que j'envisagerai dans un 2e temps si nécessaire

l'exemple donné est proche de ce que j'envisage :

ballon à 60, capteurs à 80 = arrêt circulation, à 95 = reprise circulation

salutations ensoleillées

[Yves Guern]

Bonsoir,

Cela ne semble pas idiot du tout...
Penser quand même a équiper le circuit d'un pressostat pour compenser l'évaporation. Elle devrait être moins forte que pour un système qui se rempli mais elle va exister quand même.

Problème que je n'ai pas résolu:
quand la température des capteurs atteind 100° on met la pompe en route ce qui a pour effet de refroidir les capteurs quasi instantanément puisqu'on leur envoie de l'eau 'froide' du ballon (60°). Donc la pompe s'arrête. Dans un système drain back vrai les temps de rempissage / Vidange ne sont pas compatible des descentes en température...
Votre idée devrait mieux fonctionner, là où je veux en venir c'est qu'il faut peut être aussi avoir un plus faible débit pour maintenir un delta T pas intéressant (un comble!!) et éviter des mises en route/arret de la pompe 'incessants'.

J'ai vu sur certains sites des USA qu'il existe des systèmes mixtes qui fonctionnent en été à la pression de l'eau de ville et qui ne sont en drainback qu'en hiver. Pas de réserve (l'eau de ville suffit) mais par contre il faut un vase d'expansion ou un groupe de sécurité. C'est un peu limite d'un point de vue écolo. Être légerement sous pression permet de travailler à plus de 100° sans évaporation et donc d'avoir encore plus de pertes...

PS: Quelqu'un a-t-il vu, quelque part, s'il est vraiment grave de laisser (longtemps) des panneaux vides (ou pleins) au soleil sans circulation. Je veux dire grave pour les panneaux (pas pour le liquide). Il me semble, par exemple, que ROTEX laisse ses panneaux vides en cas de surchauffe?


A+

[andrebayle]

Bonsoir


Faire travailler les capteurs en " dents de scie " c' est ce que je fais depuis l' an dernier avec le M3, ça calme bien le jeu !!!!!!!!!

[YvesBr]

J'avoue que je n'ai pas tout compris le projet (vase d'expansion).
Cela dit, je trouve que c'est un cumul de contraintes. Un des avantage du drain back est de ne pas se soucier de la résistance à la pression. Là, c'est raté.
Le drain back apporte des contraintes sur la géométrie du circuit (toujours en pente), ce dont le circuit traditionnel à l'antigel ne se soucie pas.
Yves

[Jojo]

@ Yves Guern :
l'objectif de la circulation intermitente en été est de maximiser les pertes par les capteurs en les forçant à travailler à haute température lorsque le faible débit ne le permet plus. ces mises en route / arrêts incessants de la pompe ne sont alors pas gênants : ils permettent de "diminuer" encore plus le débit. C'est entre autres pour cela que j'ai alors a besoin d'un circuit fermé. C'est en effet plus simple de faire des cycles de mise en route / arrêt de la pompe que d'avoir un vrai circulateur à vitesse variable : on fait ainsi travailler les capteurs en "dents de scie", comme le dit andrebayle.

La limitation liée au vase d'expansion à l'air libre est le fait que l'on n'est jamais sous pression => pas possible d'aller au delà de 100°

Quand à la question est-il grâve de laisser longtemps des panneaux en stagnation (vide ou pleins de vapeur), je n'ai trouvé nulle part la réponse, d'où cette idée de basculer en circuit fermé pour "refroidir" les capteurs.
Si j'étais sûr qu'il n'y a aucune influence sur la durée de vie des capteurs, je resterai en drain back, panneaux vides toute la journée lorsque le ballon est à une température suffisante.

Les seules différences par rapport à un drain back classique sont :
- la vanne manuelle sur l'évent, permettant de basculer en circuit fermé à pression atmosphérique
- une réserve d'eau avec retour chaud "immergé" (pas de prise d'air),
- la régulation qui doit prévoir 2 modes de fonctionnement (drain back et circuit fermé)

@YvesBr :
le "vase d'expansion" est à l'air libre : il s'agit de la réserve, on a donc un circuit fermé à pression atmosphérique => pas de problème de résistance à la pression, car pas de pression
=> j'ai édité le 1er post, pour ne pas prêter à confusion à ce sujet

[Yves Guern]

Bonsoir,

Je n'ai pas dit que je trouvait cela idiot...
Ne pas oublier de dimensionner la réserve généreusement pour qu'elle accepte aussi de faire vase d'expansion.

Tenez nous zo courant...

A+

[p_bricoleur]

André,

A faire travailler les capteurs en dents de scie, attention à la charpente. :P

[Manu25]

Pour ma part, j'ai également le même problème. En été je force la circulation pour éviter la surchauffe, ce qui signifie au moins 4 h de circulation par jour ensoleillé uniquement pour ça, ce qui n'est pas très écolo. Je crois avoir testé ta solution l'été dernier, et si je me rappel bien, le circulateur n'arrivait plus à boucler le circuit. Le mien fonctionne bien en circuit "ouvert", mais il doit être proche de la limite, si bien qu'en fermant le circuit, la pression supplémentaire est trop forte. Mais il y a des solutions (clapet, électrovanne) et je vous tiendrai au courant de mes tests...

Manu25

[Yves Guern]

Bonsoir,

Le sujet m'obsède... un brin de jalousie peut-être???...

En fait je pense avoir trouvé une solution pour ceux qui, comme moi, n'ont pas une réserve "étanche":

Pourquoi ne pas mettre en sortie de pompe un anti retour (avec un bypass pour l'hiver)? Ou encore mieux: les anti retour - anti thermosiphon de chauffage qui ont une position 'ouverte' commandable de l'extérieur.
Au pire le tuyau chaud va se vider à chaque fois mais ce n'est pas bien grave. Et si l'AR n'est pas suffisament étanche pour tenir la nuit, c'est pas bien grave non plus...
Je sens que je vais essayer ...

A+

[Jojo]

je n'ai pas précisé les modalités de passage envisagées d'un drain back à un circuit fermé ou vice versa :
1) passage du drain back au circuit fermé (fermeture manuelle de la vanne sur l'évent) : lorsque le circulateur tourne, i.e. lorsqu'il y a de l'eau dans les panneaux (résout à priori le problème de manu. en effet, le circulateur n'a alors pas de pression supplémentaire à vaincre, pousque l'on est avec un circuit fermé déjà rempli d'eau)
=> facile puisque le maniement de la vanne est manuel et 2 fois par an (été = circuit fermé, hivers = drain back), on peut donc soit choisir un moment où le circulateur tourne, soit forcer la circulation le temps de faire la manipulation

2) passage du circuit fermé au drain back : circulateur en marche ou pas, cela n'a pas d'importance

3) amélioration dans mon cas de plusieurs champs de panneaux en parallèle (c'est cette première notion qui m'a amené à la vanne sur l'évent, puis à l'idée de l'utiliser pour passer en circuit fermé) : si je met une vanne sur l'évent de chaque champ, et une vanne sur l'entrée froide correspondante (nécessaire chez moi pour équilibrer les débits), je peux isoler l'un (plusieurs) des champs de panneaux, en fermant la vanne sur l'entrée froide, lorsque je suis en drain back et que le circulateur est arrêté, i.e. lorsque le champ de panneaux à isoler est rempli d'air.

j'envisage cette solution pour gérer la surchauffe d'été : n'utiliser qu'une partie des panneaux, les panneaux non utilisés (remplis d'air) étant couverts pour les protéger
=> surface de capteurs utilisée modulable de 1 à 12 capteurs (6 champs de 1, 2, 3, 3, 2, 1 capteurs, liés à un toit triangulaire)

Pourquoi toutes ces réflexions avant de brancher les panneaux qui sont dans ma grange depuis bientôt 1 an ?

Parce que, comme Manu, je souhaite une surface importante de capteurs pour le chauffage (12 CLS1808), mais avec une pente de toit qui n'est que de 45° => surchauffe en été si je ne fais rien

Parce qu'un contre temps ne m'a pas permi de les poser avant, et que j'ai profité de ce contre temps pour améliorer la conception du circuit (sans tomber dans une usine à Gaz) avant la pose et les branchements réels

[Yves Guern]

Bonjour,

Cayéééé......

J'ai essayé et cela marche fort bien... (depuis 1 mois)

J'ai installé directement en sortie de ma pompe un clapet anti thermosiphon de chauffage central. Pour ceux qui ne savent pas à quoi cela ressemble c'est en fait un clapet anti retour avec un bouton extérieur qui permet de forcer ce clapet en position ouvert. (photo jointe)
En été ce clapet se referme (sous son propre poids et celui de l'eau) dès que la pompe s'arrète, empêchant l'eau de redescendre dans le stock. En hiver il suffit de forcer le clapet en position ouvert pour se ramener à du vrai drain-back

Cela fonctionne très bien, le circuit reste toujours plein (*) et il suffit donc d'actionner la pompe quelques instant (1min toutes les 10min) pour faire baisser la température très rapidement. (cf courbes ci dessous). C'est nettement moins fréquent que ce que je craignais.

Je vois des avantages à ce montage par rapport à la solution de fermer l'évent dont il est question ici:
le système reste un système ouvert et donc à la pression atmosphérique quoi qu'il se passe.
C'est passif il n'y pas de vanne à commander.
Hydrauliquement le circuit reste exactement le même, il réagit simplement un peu plus vite: le code du M3 n'a pas besoin d'être changé

Inconvénient: il faut penser à basculer manuellement en hiver...

Je n'ai pas noté de perte de charge, il faut dire que j'ai pris un clapet largement surdimensionné (DN40) à mon avis c'est beaucoup trop.
Cela coûte une vingtaine d'euros chez LaReine Merline.

A+

(*) le tuyau 'chaud' (retour des capteur) a le temps de se vider entre deux coups de pompe au maximum jusqu'à la hauteur du haut des panneaux.

[ramses]

bonsoir a tous,

merci Yves pour l'info :D . Mais une chose me taraude ... et si jamais tu as une coupure de courant et que tu montes en temperature ... ca va cracher par l'event !

Si c'est un probleme, ne pourrait-on pas bricoler le clapet pour simplement tenir la position "ete" avec un petit electro ; en cas de coupure, le passage en drain-back "normal" serait automatique.

A cela il resterait a trouver un thermostat de frigo de recup, taper la sonde a l'exterieur et mettre le thermostat en serie avec l'alim de l'electro. Ainsi, il basculerait vers 2-3°C en coupant le maintien "ete" pour s'assurer de ne pas "peter" les panneaux en cas de "surprise" d'une nuit sous 0°C ... :evil: ?

bien a vous tous