Calcul de la capacité énérgétique d'un stockeur

Auto-construction, trucs et astuces...

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Messagepar Malognes » Jeu Déc 29, 2005 19:41 pm

Calcul de la capacité énérgétique d'un stockeur :

Pour chauffer 1 litre d'eau de 1°C, il faut : 1.16 wh

    1 L d'eau = 1 kg = 4.183 Kj/kg
    1 j = 2.778.10[sup]-4[/sup] wh
    4.183 x 2.778.10[sup]-4[/sup] = 1.16 wh

Exemples de calculs :

Pour augmenter 1000 litres d'eau de 20°C, il faut :
    1000 x 20 x 1.16 = 23200 wh = 23.2 Kwh
J'ai un stockeur à 60°C; je vais le déstocker jusqu'à 40°C avec une consommation de 4 Kwh. Durée du déstockage?
    Déstockage = 1000 x (60-40 = 20) x 1.16 = 23200 wh = 23.2 Kwh
    Durée = 23.2 / 4 = 5.8 heures = 5 heures 48 minutes

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Messagepar Malognes » Jeu Déc 29, 2005 22:54 pm

Voici une situation :

2 jours consécutifs de beau temps (= 2 journées identiques)

Le premier jour, je chauffe la piscine (45000 litres) de 31° à 32°.
Le deuxième jour, je chauffe le ballon solaire (500 litres) de 30° à 70°
Le troisième jour : pas de soleil.
La quatrième jour sera le seul jour ensoleillé de la fin de semaine

La piscine et le boiler sont à 31° tous les deux. Auquel des deux vais-je donner la priorité? Et pourquoi?

Que chacun donne son opinion, cela sera très intéressant pour la discussion.

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Messagepar clincks » Ven Déc 30, 2005 13:35 pm

J'aurais tendance à dire que tu dois d'abord chauffer la piscine...

Avis partagé cependant:

1. La piscine, vu son volume te permettra de stocker plus d'énergie sans en augmenter sensiblement la température. (Donc Delta T° important)
2. La piscine, plus que le ballon, aura tendance à perdre de l'énergie --> pas isolée comme la cuve...

Le choix n'est donc pas simple...
Mais si tu chauffes de toute façon la piscine avec un appoint non solaire, je dirais que chauffer la piscine à le meilleur rendement (à température égale avec le ballon).

Qu'en pensez-vous??? Raisonnement cohérent???

Stéphane

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Messagepar Malognes » Jeu Jan 05, 2006 20:36 pm

La réponse est la piscine :

Piscine = 45000 x (32-31=1) x 1.16 = 52200 w = 52.2 Kw
Boiler = 500 x (70-30=40) x 1.16 = 23200 w = 23.2 Kw
Ceci avec la même énergie solaire.

Car en chauffant la piscine, je vais travailler avec une plus basse température d'où un meilleur rendement.

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Messagepar Malognes » Jeu Jan 05, 2006 20:42 pm

Ceci avec la même énergie solaire et la même durée 'ensoleillement.

Piscine = 45000 x (32-31=1) x 1.16 = 52200 w = 52.2 Kw
Boiler = 500 x (70-30=40) x 1.16 = 23200 w = 23.2 Kw

Pourquoi le boiler n'a-t-il pas pris le double de Kw?

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Messagepar kroutchef » Ven Jan 06, 2006 0:19 am

Si la quantité d'energie reçue est la même on a en fait, pour le boiler de 500 litres:
DeltaT = 52000 / (500*1.16) =89° !!!! le rapport d'élévation est inversement proportionel à celui des volumes !
Et je ne crois pas me tromper en disant que là ya SURCHAUFFE !!!
Mais au fait pourquoi ce calcul ?
N'oubliez pas que le stockage d'energie thermique est independant de la capacité du stockeur !
A consommation égale, si vous avez un grand stockage vous aurez une faible élévation (un delta T plus faible ) avec une inertie ( temps de chauffe et de restitution ) plus long alors que si vous avez un petit stockage l'élévation pourra être maximale mais avec une baisse plus rapide!
Au final l'echange global d'energie aura été le même ! ( energie = puissance par unité de temps ) au pertes prés! attention à l'isolation !
Par exemple en été ma piscine perd 4 à 5 °C par nuit si je la laisse ouverte !
mmmm 40M3 / 5°C KW= ....40.000*5*1.16= 232KW !!! bravo la lune oups c'est en perte... domage...
Tout depend de l'adequation au besoin donc de la plage de température d'utilisation nécessaire !
On dimensionne la chaine captage / stockage / restitution en fonction du besoin il est illusoire d'essayer de réaliser une installation universelle chauffage / ECS . Il y aura toujours soit un pb de sous dimensionnement ou au contraire plus frequent surdimensionnement avec surchauffe estivale !
Je pense paradoxalement que l'on doit prévoir la reduction de la resource solaire par un dispositif de masquage.
Il y a bien sûr aussi les radiateurs de surchauffe (type sebasol) mais sont-ils suffisants pour faire plafonner 20m² de capteurs en plein été ?
Mon projet est le chauffage ( plus rentable ) avec un simple préchauffage ECS par serpentin dans le haut de la capacité.
D'aprés les calculs de ressources j'ai un BIG pb de surchauffe quel que soit la techno des capteurs ( tube sous vide ou plan ) à partir d' avril/mai...
Mais j'ai déjà quelque idée originale et pas trop chère pour réaliser un masquage automatique associé ou non à des radiateurs de surchauffe...
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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Messagepar Yves Guern » Ven Jan 06, 2006 23:08 pm

bonsoir,

Je suis tout neuf dans le domaine :oops: et donc pas forcement très compétent mais j'ai un idée simple pour la surchauffe en été:

Pourquoi les capteurs ne font-il pas comme les hommes (jeunes surtout): une casquette bien positionnée empêche de voir le soleil quand il est haut tout en permettant d'en profiter à fond lorsqu'il est bas?

Par ailleurs: j'aimerais apporter mon point de vue à propos de tous ceux qui ramènent les installation de chauffage solaire (en général celle des autres) à un rendement par mètres carrés annuel (et recevoir un point de vue contraire (ou pas)):

Pour une installation ayant pour objectif de chauffer une maison (pas seulement de produire de l'ECS):

-On l'aura compris en été c'est con d'avoir plein de mètres carrés dont il faut évacuer la chaleur: c'est du gaspillage d'énergie :arrow: donc le rendement baisse (alors que l'énergie en question est gratuite :?: ???).

-Entre parenthèse chauffer la piscine en été n'est pas une pannacée partout en France. Jai la chance d'habiter en Provence et, du 1er juillet au 15 aout, je me bat pour diminuer la température de la piscine, sinon je nage dans un salade d'algues ou un bain de chlore...!!!

- le rendement par m2 est moins bon quand yen a bocou mais à la fin l'eau est plus chaude ? (de moins en moins façon: "plus tu pédale moins fort moins t'avance plus vite...")

- il me semble que si les travaux sont bien gérés (préparés) le coût du chantier est bien loin d'être proportionnel au m2 de capteur.

Bref, tout en étant concient qu'il n'y a pas de miracle, il me semble que les discours à ce sujet ne sont pas tous réellement étayés surtout sur les sites commerçants dont la plupart se contentent de production d'ECS ?

Quel est votre avis/expérience ?
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Messagepar bernard42 » Lun Jan 09, 2006 11:33 am

Bonjour à tous,
Une possibilité pour éviter la surchauffe du fluide caloporteur n'est-elle pas simplement de vidanger et de ne pas envoyer de fluide lorsque la température du panneau est inférieure à 0°c et supérieure à 100°?
Cela impose une réserve d'eau morte, mais évite l'utilisation d'antigel et le masquage estival des panneaux.
Rotex propose une solution qui me semble interressante:
Deux circulateurs en série pour vaincre la hauteur manométrique pour l'amorçage du circuit, un seul une fois le circuit amorcé. Il semble que l'on puisse vaincre de l'ordre de 10 mètres pour le remplissage du circuit avec deux circulateurs.
Vidange par rentrée d'air par un petit orifice du circuit de retour situé juste au dessus du niveau de la réserve d'eau morte, donc pas d'électrovanne à gérer.
Un défaut non négligeable est que les capteurs doivent se trouver impérativemnet au dessus de la réserve.
Qu'en pensez-vous?
Meilleurs voeux ensolleillés.
Bernard42.

bernard42
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Messagepar p_bricoleur » Lun Jan 09, 2006 17:55 pm

Bonjour

La surchauffe des SSC est un sujet intéressant et il est préférable de s'en occuper avant que l'été arrive, car les effets peuvent être assez impressionnants.
En résumé, vous avez une surface de capteurs faites pour alimenter le chauffage au soleil d'hiver.
Et vous êtes en été, sans besoin chauffage, et le soleil brille 10 fois plus que l'hiver. Bref, ça marche fort, un peu trop fort...

Normalement un CESI ne surchauffe pas tant que la consommation ECS a lieu. Cela dit, quand vous partez en vacances, il y a trop de calories.

Avant toute chose, il est important de préciser qu'il est indispensable que la régulation limite la température du stockage sinon une catastrophe va finir par arriver, qui peut aller jusqu'à la destruction du circuit et/ou du stockage (essayer de faire bouillir de l'eau dans du PE même HD, ça devient tout mou).
Une simple régulation différentielle est donc insuffisante.

Il n'y a surchauffe que quand cette limite est atteinte, et que ça chauffe encore.

Ci-dessous, un bref inventaire des solutions actuelles :


1) Inclinaison des capteurs
Pour un SSC, on veut capter des calories solaires l'hiver, les capteurs doivent donc être bien inclinés (50 ou 60°).
L'été cette inclinaison est un handicap quand le soleil est haut dans le ciel et cela réduit le rendement par m2, donc cela chauffe moins.

=> Ce n'est généralement pas suffisant pour éviter la surchauffe.


2) Masquage des capteurs
Cela consiste à couvrir de manière plus ou moins opaque (tissu ou filet fin), une partie des capteurs pour abaisser ou annuler leur rendement.

=> Solution facile dans le principe, mais qui peut poser des problèmes pratiques : il faut aller sur le toit (difficile si c'est pentu), et trouver un mode de fixation efficace pour éviter que ça s'envole (pas facile si les capteurs sont intégrés à la toiture).
A réserver donc à ceux qui ont des capteurs faciles d'accès.


3) Vidange d'une partie du circuit
On divise les capteurs en 2 parties, une reste active l'été, l'autre est complétement vidée.

=> Facile également dans le pratique mais doit être bien étudié dès la conception : il ne faut pas avoir à se balader sur le toit pour vidanger (et remplir) s'il fait 45° de pente.
L'eau-glycolée doit être récupérée avec soin : c'est polluant, et on devra refaire le remplissage à l'automne.
C'est une solution moyennement pratique mais efficace.


4) Refroidissement nocturne
Le principe consiste à faire piloter par la régulation une mise en fonctionnement "inversée" du circuit solaire pendant la nuit.
Comme il n'y a plus de soleil et que la nuit est "normalement" plus fraiche, c'est le stockage qui va céder des calories aux capteurs.

=> Idée simple sur le papier mais...
- les capteurs ont du mal à évacuer de la chaleur : ils sont isolés et construits pour limiter les pertes dans l'infra-rouge, ce n'est donc pas très efficace, et les nuits ne sont pas toujours fraiches.
- l'idée de faire tourner un circulateur (donc consommer de l'électricité) pour dilapider de l'énergie peut mettre mal à l'aise (c'est une sorte de clim' pour circuit solaire)


5) Radiateur de surchauffe
L'idée est là de faire passer le caloporteur dans un radiateur, soit à l'air libre (pas dans la maison !) ou enterré profondément.
La circulation dans cette boucle peut être pilotée par une vanne électrique ou thermostatique.

=> Idée simple mais la surface du radiateur pour diffuser la puissance de 10 m2 de capteurs solaires bien orientés en plein juillet est considérable (des milliers de watts pendant 8 heures par jour...). Et on est toujours dans une logique de "dilapider" de l'énergie captée.


6) Le circuit solaire auto-vidants
Ce système est proposé par des systèmes commerciaux, entre autres Rotex et Buderus. Dans certains pays (scandinaves + Pays Bas), ils sont encouragés car ils n'utilisent pas de glycol : moins de produits polluants et moins de risques de contact avec l'ECS.
Par contre, ils imposent des contraintes sur la topologie du circuit solaire (en pente descendante jusqu'au stockage) et utilisent des capteurs spécifiques (qui se vident entièrement, et ont un orifice pour faire entrer l'air en haut).
C'est une solution élégante car elle évite le gel et les surchauffes.

En auto-construction, c'est difficile à mettre au point à moins d'acheter les capteurs ad hoc.
J'ai entendu des bruits spectaculaires sur une installation Rotex qui se mettait en route alors que les capteurs étaient très chaud, l'arrivée du fluide dans le capteur et sa vaporisation immédiate chuinte et faiit vibrer les tuyaux.


7) Maintien en stagnation
Cela consiste à ne rien faire : le circuit solaire est arrêté et se met en stagnation : le capteur évapore son caloporteur et met le circuit sous pression.

=> On y arrive toujours un jour ou l'autre, et on doit s'y préparer, même si une des stratégies ci-dessus est aussi mise en place.
Le circuit solaire doit être bien conçu pour éviter les poches de liquide qui créent de grandes quantités de vapeurs et poussent fort dans le circuit.
Et le vase d'expansion doit être de volume conséquent pour absorber la différence de volume liquide/vapeur. L'objectif est que la stagnation se passe et que le circuit reviennent en fonctionnement tout seul.
Si du caloporteur se sauve par la soupape de sécurité, le système ne pourra pas redémarrer sans votre assistance.


Cordialement
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Messagepar BoB_le_bricoleur » Mar Jan 10, 2006 10:17 am

Je rajoute une idee pour refroidir les capteurs plans: une ouverture (trou d'environ 4 a 5cm) en haut et en bas du caisson qu'on peut obturer efficacement avec un clapet (bouchon en liege ou plaque metallique qui pivote).
En ouvrant ces orifices le jour, on reduit serieusement le rendement du capteur. On peut combiner cette methode avec la recirculation nocturne du caloporteur pour refroidir le ballon.
On peut ameliorer le systeme en ajoutant un petit ventilo alimente par 2 ou 3 cellules photovoltaiques, mais la il faut trouver le ventilo qui resiste aux intemperies (exterieur du capteur) ou a la chaleur extreme (interieur du capteur).

Le ventilo et l'obturateur peuvent etre deportes a l'interieur de la maison a condition d'adapter un tube (PVC) au caisson du capteur plan.

Si on ne veut/peut pas adapter un tuyau, on peut rajouter une ficelle au bouchon pour pouvoir le retirer a distance en cas d'urgence (mais il faudra remonter sur le toit pour le remettre a la fin de l'ete).
Si on choisit le clapet metallique pivotant, on peut rajouter un systeme de tringles pour faire pivoter le clapet a distance depuis les combles a l'aide de cable + gaine de frein (ou derrailleur) de velo.

On peut doubler le clapet d'une plaque de caoutchouc (plaques de 10cm*10cm*3mm vendues pour fabriquer des joints sur mesure, ca resiste aux hautes temperatures) pour qu'il soit bien etanche.

Si le systeme du clapet vous semble difficile a realiser (etancheite), on peu plutot choisir d'adapter une vanne spherique (ou vanne specifique) du commerce, eventuellement la deporter avec du tube acier ou cuivre ou la telecommander a l'aide de cables+gaines de frein, ou choisir une electrovanne. Dans la panoplie des mamelons/manchons pour tuyaux d'acier on trouve des cones qui permettent d'adapter un ventilo de PC (diam. 5 a 8cm environ) sur un tube de faible diametre (genre 3 ou 4cm)

L'avantage de cette methode c'est qu'elle permet d'assecher le capteur tous les etes (l'humidite finit toujours par s'y accumuler au fil des ans, c'est pourquoi les constructeur y ajoutent des systemes assez couteux de deshumidification).

A noter que certaines methodes donnees par p_bricoleurs fonctionnent aussi pour eviter le gel la nuit en hiver.

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Messagepar m_you49 » Mar Jan 10, 2006 10:54 am

Bonjour
Je viens de lire le message de Bernard sur les systèmes Rotex autovidants équipés de 2 circulateurs pour vaincre la hauteur
manomètrique. Si le problème est là, il suffit de réduire cette hauteur. La solution de la nourrice, ou vase à l'air libre, ou réserve d'eau morte, appelez çà comme vous voulez et placé(e) sous les capteurs dans laquelle ou lequel ils se vident, permet de placer le circulateur juste sous ce petit réservoir et de n'avoir à vaincre que quelques mètres de hauteur mano (capteurs + réserve). C'est vrai que pour les puristes, ça fait moins "chaufferie" où tout est centralisé, mais est-ce que c'est important ? Attention aussi au niveau de remplissage de cette nourrice, si le niveau est trop haut, il y a risque de recirculation de nuit en hiver, la sonde capteur devenant plus chaude par stratification lente.
Utilisateur de ce type de système auto-construit depuis 25 ans, je n'ai jamais eu de problème de gel, et pourtant, hiver 85-86 = températures négatives jusqu'à -15°C et neige pendant 3 semaines. Idem pour les surchauffes, il suffit de limiter la température par un thermostat classique qui coupe le circulateur avant que ça devienne une machine à vapeur (dans mon cas, 85°C) et les capteurs sont vides. Je n'ai jamais entendu de bruits "spectaculaires" non plus comme le dit "p_bricoleur" dans son message à part le "glouglou" classique quand ça se vide ou se remplit, et un coup amorcé, plus rien, tout est normal. J'ai également des capteurs inclinés pour la récup d'hiver, ça limite un peu les poussées de fièvre l'été
(j'avais eu 97°C au robinet de l'évier le premier été et j'ai eu la trouille). Je mets aussi un filet anti-grêle, car la aussi, une expérience de 10 min de chute de gros petits pois (si on peut dire) sur les carreaux en se demandant si ça va tenir, et si on en a pas pour 22 m² de vitrage en vrac, ça rend prudent. Le filet fait aussi un peu d'ombre et se pose sans faire l'acrobate, le profil du toit le permet (double pente). Eviter aussi les usines à gaz qui vont faire fuir les éventuels utilisateurs qui hésitent à faire le pas. Si on leur demande d'être sans arrêt à l'écoute de leur installation, le convecteur électrique a de beaux jours devant lui !
Pour les surchauffes,c'est vrai que l'idéal l'été serait d'avoir l'utilisation de l'eau chaude en surplus (piscine par exemple). Mais comme disait un pote à moi, plus y a d'eau plus je nage profond et la piscine, ça n'attire pas toujours les copains qu'on voudrait voir.
Bonne fin de journée. @ +. Mil'd
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Messagepar olivierd » Mar Jan 10, 2006 22:21 pm

Bon, la question était, vaut-il mieux chauffer le ballon ou la piscoine, je répondrai ça dépend.

Tout calcul mis à part, ça dépend de la saison. Si les 500 litres sont pour l'ECS, et si on est en hiver, je chauffe d'abord le ballon au moins à 40/45°, puis la piscine si cette eau sert par exemple à faire fonctionner un plancher chauffant (bonne idée en passant la piscine comme réserve pour plancher chauffant pour l'hiver si bien isolée). Remarque que si la piscine est à 31° l'hiver, on se baigne qd même...

Enfin, c'est mon opinion et côté rendement, si on autoconstruit les capteurs en récupérant vitres et caissons, on peut en mettre le double si on a la place, alors le rendement...

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Messagepar verdifre » Jeu Jan 12, 2006 22:26 pm

le fexinol, c'est un alliage a memoire de forme qui est livré sous forme de fil.
ce fil a come propriété de changer brusqueent de longueur aux environs de 90 ° ( pour la nuance de flexinol que je connais). Ce fil pourrait a la fois servir de capteur et d'actionneur pour comander un systeme anti-surchauffe de style store a lamelles integré dans le caisson du capteur.
vous pourrez tr'ouver plus d'info sur ce type de produit sur internet.
en france il est distribué par la société selectronic.
Il me semble que cela pourrait resoudre d'une facon simple et elegante certains problemes de surchauffe.

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Messagepar françois34 » Dim Jan 22, 2006 20:50 pm

Yves Guern a écrit:

Pourquoi les capteurs ne font-il pas comme les hommes (jeunes surtout): une casquette bien positionnée empêche de voir le soleil quand il est haut tout en permettant d'en profiter à fond lorsqu'il est bas?


Cette idée est loin d'etre bete!

J'ai calculé qu'avec une inclinaison du capteur à 60° ( optimisation pour l'hiver ), une casquette de 1 fois et demi la base permettrait d'ocullter les 2/3 du capteur l'été, laissant ainsi 1/3 en service ce qui est largement suffisant.

Qu'en pensez vous?

@+

François
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Messagepar françois34 » Lun Jan 23, 2006 11:06 am

Et avec ce systeme?

Image

A priori cà fonctionnerait nickel.

p.s. : je suis pas un monstre de Photoshop :lol:
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