Calcul d'un vase d'expansion solaire.

[remi.450]

Bonsoir,
Je propose, car celà est souvent resorti, le calcul d'un vase d'expansion solaire que chacun fera et donnera son résultat sur ce post.
Je pense que après l'on pourra en déduire la meilleure des formules et l'inclure dans les fiches techniques.
Pour celà tout le monde aura les mêmes valeurs.

Les capteurs sont de type plan.
Température de stagnation de [s]200°C[/s]150°C
Température de base en hiver -10°C
Température des liaisons et de l'échangeur à l'arrêt 10°C
L'installation est remplie en antigel monopropylène à 40%.
Contenance des capteurs = [s]30 litres[/s] 12 litres
Tube de liaison de 30 ml au total (aller et retour) en diamètre de 16 mm (pile-poil) intérieur.
Contenance du groupe de transfert = 1 litre.
Contenance de l'échangeur solaire en ballon = 15 litres
Tarrage de la soupape de sécurité = 6 bars.
Le vase est en partie basse de l'installation.
La hauteur entre le point le plus bas et le point le plus haut est de 6m.
Un fichier en pièce jointe pour les caractéristiques de l'antigel à 40%.

Si il manque quelque chose, merci de me le signaler.
Voilà si celà vous dit de participer à l'élaboration d'une fiche de calcul sur le vase d'expansion.
Je pense que chacun devra afficher son résultat et sa méthode même si celle-ci est issue d'un logiciel.
A vos calculettes.
Rémi.
Avec mes excuses, valeurs modifiées le 16 Juin suite aux messages qui suivent.
Rémi

[totoche]

si ça peut aider :
http://www.reflex.de/reflex/html/index.php?lang=10&tp=9

[ametpierre]

merci remy
je vs mets ça
3 fichiers

[m_you49]

Bonjour.
Tout ça serait bien en fiche dans la partie théorique du site non ?
Y avait aussi des comparatifs de régul qq part, ça serait bien aussi.
Moi ce que j'en dit...
@ +

[ametpierre]

je vois michel que tu es en forme cela me fait plaisir !

la procedure peut se definir comme suit
yen a un qui a une idée et qui a le courage de s'y coller
comme ici rémy
il lance l'idée
il réclame de l'aide
ya ceux qui mettent ds le pot commun
apres ya plus qu'a
lui tt seul ou a plusieurs
ça va comme ça ?

le comparatif de regule existe mais il faut le reactualiser car nos nouvelles prozeda n'y sont pas, faudrait trouver un possesseur de chaque type, contacter et ensuite trouver une ou plusieurs bonnes volontés ....
je veux bien faire le coordonateurs des regules par exemple.

ya pareil pour le dimensionnement en thermosiphon ces jrs ci

[papy84]

Ou encore : http://www.ines-solaire.com/vesth/Calcu ... ansion.htm

[Maxdu59]

[quote="remi.450"]Bonsoir,
Je propose, car celà est souvent resorti, le calcul d'un vase d'expansion solaire que chacun fera et donnera son résultat sur ce post.
Je pense que après l'on pourra en déduire la meilleure des formules et l'inclure dans les fiches techniques.
Pour celà tout le monde aura les mêmes valeurs.

Les capteurs sont de type plan.
Température de stagnation de 200°C.
L'installation est remplie en antigel monopropylène à 40%.
Contenance des capteurs = 30 litres
Tube de liaison de 30 ml au total (aller et retour) en diamètre de 16 mm (pile-poil) intérieur.
Contenance du groupe de transfert = 1 litre.
Contenance de l'échangeur solaire en ballon = 5 litres.
Tarrage de la soupape de sécurité = 6 bars.
Le vase est en partie basse de l'installation.
La hauteur entre le point le plus bas et le point le plus haut est de 6m.
Un fichier en pièce jointe pour les caractéristiques de l'antigel à 40%.

Si il manque quelque chose, merci de me le signaler.
Voilà si celà vous dit de participer à l'élaboration d'une fiche de calcul sur le vase d'expansion.
Je pense que chacun devra afficher son résultat et sa méthode même si celle-ci est issue d'un logiciel.
A vos calculettes.
Rémi.[/quote]

Alors voilà, j'ai testé ton cas sur seine-renouvelables.com:

J'ai mis 10 panneaux de 3 litres de contenance = 30 litres
15 m intérieur et 15 m extérieur
0.201 litre par mètre linéaire de tuyau car diamètre 16 intérieur
40% de MPG
6 litres dans l'échangeur (5litre échangeur + 1 litre groupe de transfert)
soupape tarée à 6 bars

et le logiciel de ce site donne

volume nécessaire 58,89 d'ou 1 vase de 35 litres + 1 vase de 25 litres = 60

Le tableau donné par Pierre semble adapté au chauffage, d'ailleurs la pression y est limitée à 3 bars


Sur INES SOLAIRE on trouve 63, et les mêmes pression de gonflage (ou gaz) et pression de remplissage. Je pense que le volume est plus élevé car ils ne distinguent pas une partie intérieure et extérieure.
Comme l'explique herve silve, la différence entre la température minimale (celle déterminée par le point de congélation du mélange MPG) et maximale (environ 110°C sachant qu'on ne peut quand même pas passer les 100°C sur le ballon), cette différence est nettement plus faible dans le local tempéré (110°C-15°C) et l'extérieure (110-(-21) si on prend le MPG à 40%)

PS: la température de stagnation n'entre pas en compte, on est déjà au dessus de 6 bars à 170°C. Donc on vaporise et c'est le volume vaporisé dans les panneaux (+10% selon la notice Pneumatex) que les vases doivent absorber. Sachant qu'un vase de 25 litres n'absorbe pas 25 litres hélas)

Re PS: 30 litres dans les panneaux ca me parait énorme. J'ai 6 panneaux SUNRAIN de 20 tubes: 1,5 litres chacun. J'avais "calculé" mon vase au pif, je ne m'étais pas trompé d'après ces logiciels.

[valtrede]

Bonjour,

Dés que j'ai un peu de temps j' essaie de faire la calcul en me basant sur le livre de Pierre et consort pour faire un exemple.
remarque 1 (idem Max): 30l dans les panneaux c'est énorme
remarque 2: sur le jpg donné par Pierre on est loin de la règle des 10% que Rémi préconisait pour le chauffage.

Eric

[ice 54]

Bonjour,
J'ai du mal a croire qu'il faut dimensionner le vase de la même façon que le chauffage.
Régime chauffage : mini 20 maxi 80 delta 60K
SOLAIRE : -13 (dans l'est) +200 (stagnation) delta 213 donc + de 3 fois plus donc 3 * plus de dilatation non?
Salutations

[Malognes]

Bonsoir,

Les seules parties de l'installation où l'on puisse parler de contraction du fluide sont les capteurs et les parties gélives des tuyaux de transfert.
En cas de vaporisation, celle-ci se fera au niveau des seuls capteurs : dilatation vapeur.
Le reste de l'installation se calcule comme pour un chauffage.

L'idéal est de partir d'un volume connue et non d'une puissance d'installation.

A+

[remi.450]

Bonjour,
Concernant les valeurs que j'ai donnnées, elles sont peut être importantes pour les capteurs, mais celà ne change en rien pour le calcul.
Le but est de trouver la meilleure des formules et de la logique pour en sortir un résultat qui servira de référence.
J'ai rajouté la température extérieure d'Hiver de base -10°C. Car il est vrai qu'une installation avec du glycol et sans soleil peut à l'arrêt complet durant cette période.
Concernant les lignes de transfert et l'échangeur, on peut aussi considérer qu'ils sont à 10°C à l'arrêt.
Excusez moi de ne pas avoir mis ces valeurs là des le départ.
Bon Dimanche.
Rémi

[ice 54]

Bonjour,
Ok pour la vaporisation uniquement dans les panneaux , mais il me semble que la vapeur présente un volume beaucoup plus important (*300 de mémoire)
salutations

[p_bricoleur]

Bonsoir,

Pour la vapeur, comme tous les gaz le volume dépend de la température.

Une fois le caloporteur contenu dans le capteur vaporisé, le capteur va monter en température jusqu'à sa température de stagnation.

Il faudrait calculer le volume pris par le caloporteur vaporisé à la température de stagnation du capteur.
Ce volume de vapeur pousse le caloporteur liquide dans les lignes et est compensé par la compression du vase d'expansion.

Ce qui n'est pas simple pour le calcul, c'est que la pression dans le circuit monte à mesure que l'on pousse dans le vase.

Cordialement,
Thierry Streiff

[valtrede]

Bonjour,
Voici ma contribution en me basant sur le livre et quelques approximations!!

Vv=((Vs+Va+Vc)*(Ps+1)/(Ps-Pv)

Vv=volume du vase
Vs=volume de sécurité avec mini 2l
Va=volume supplémentaire due à la dilatation
Vc=volume capteurs
Ps=surpression finale=pression de la soupape-0.5bar=5.5bar
Pv=pression du vase

Vs=Vt*0.02 Vt=volume total
Vt=Vcapteurs+Vliaisons+Véchangeur+Vgroupe

Vliaisons=S*L=(pi*d²/4)*L=(3.14*0.016²/4)*30=0.006 soit 6l
Vt=30+6+5+1=42l
Vs=42*0.02=0.84l minimum 2l donc Vs=2l

Va 2 parties Va1= dilatation liaisons et échangeur Va2=dilatation capteurs

Va= volume* coef de dilatation (Cd)
On suppose que l'instal hors capteurs atteint une temp max de 80° (non précisé dans l'énoncé)
On suppose que les capteurs atteignent une temp max de 200°
Cd=((masse volumique à 10°/masse volumique à 80°)-1) formule trouvée sur le site de Hervé Silve, mais j'ai pas tout compris!
Cd liaisons et échangeur (de 10° à 80°)=(1018/974)-1=0.045
Cd capteurs(de -10° à 200°)= (1029/868)-1=0.185

Va1=12*0.045=0.54l
Va2=30*0.185=5.55l
Va=0.54+5.55=6.1l

Dans le bouquin il est dit: Pv=hauteur manometrique*0.1+pression au plus bas de l'instal or dans le calcul c'est la pression au point haut de l'instal qui est prise en compte.
Si on veut maintenir une pression de 1.5bar (approximation!) dans les panneaux Pv=0.6+1.5=2.1bar
Si on veut maintenir une pression de 2 bar (approximation!) dans les panneaux Pv=0.6+2=2.6bar


Pour info:Pneumatex préconise cette formule Pv=HM / 10 + pD + 0,3 bar + Δp Δp =0 car le vase est à l'aspiration de la pompe pD=Pression de vaporisation donnée à 8,1bar à 190°
Pvpneumatex=9bar !!!


Vv=(2+6.1+30)*(5.5+1)/(5.5-2.1)=73l vase gonflé à 2,1bar
Vv=(2+6,1+30)*(5,5+1)/(5,5-2,6)=85l vase gonflé à 2,6bar

Si quelqu'un veut se donner la peine de corriger mes approximations.....

Eric

[Maxdu59]

[quote="valtrede"]Bonjour,
Voici ma contribution en me basant sur le livre et quelques approximations!!

Vv=((Vs+Va+Vc)*(Ps+1)/(Ps-Pv)

Vv=volume du vase
Vs=volume de sécurité avec mini 2l
Va=volume supplémentaire due à la dilatation
Vc=volume capteurs
Ps=surpression finale=pression de la soupape-0.5bar=5.5bar
Pv=pression du vase

Vs=Vt*0.02 Vt=volume total
Vt=Vcapteurs+Vliaisons+Véchangeur+Vgroupe

Vliaisons=S*L=(pi*d²/4)*L=(3.14*0.016²/4)*30=0.006 soit 6l
Vt=30+6+5+1=42l
Vs=42*0.02=0.84l minimum 2l donc Vs=2l

Va 2 parties Va1= dilatation liaisons et échangeur Va2=dilatation capteurs

Va= volume* coef de dilatation (Cd)
On suppose que l'instal hors capteurs atteint une temp max de 80° (non précisé dans l'énoncé)
On suppose que les capteurs atteignent une temp max de 200°
Cd=((masse volumique à 10°/masse volumique à 80°)-1) formule trouvée sur le site de Hervé Silve, mais j'ai pas tout compris!
Cd liaisons et échangeur (de 10° à 80°)=(1018/974)-1=0.045
Cd capteurs(de -10° à 200°)= (1029/868)-1=0.185

Va1=12*0.045=0.54l
Va2=30*0.185=5.55l
Va=0.54+5.55=6.1l

Dans le bouquin il est dit: Pv=hauteur manometrique*0.1+pression au plus bas de l'instal or dans le calcul c'est la pression au point haut de l'instal qui est prise en compte.
Si on veut maintenir une pression de 1.5bar (approximation!) dans les panneaux Pv=0.6+1.5=2.1bar
Si on veut maintenir une pression de 2 bar (approximation!) dans les panneaux Pv=0.6+2=2.6bar


Pour info:Pneumatex préconise cette formule Pv=HM / 10 + pD + 0,3 bar + Δp Δp =0 car le vase est à l'aspiration de la pompe pD=Pression de vaporisation donnée à 8,1bar à 190°
Pvpneumatex=9bar !!!


Vv=(2+6.1+30)*(5.5+1)/(5.5-2.1)=73l vase gonflé à 2,1bar
Vv=(2+6,1+30)*(5,5+1)/(5,5-2,6)=85l vase gonflé à 2,6bar

Si quelqu'un veut se donner la peine de corriger mes approximations.....

Eric[/quote]

Il ya quelques petites erreur dans ton calcul, selon moi:

Les 80°C dont tu parles correspondent à la température de l'installation lorsqu'elle s'arrête et qu'elle se met en stagnation, chez Pneumatex ils prennent 110°C dans leur exemple, ailleurs ont va jusqu'à 130°C.
Comme ils disent sur seine-renouvelables.com, 110°C ca parait raisonnable comme critère de dimensionnement car un ballon ne peut pas tellement monter plus haut que 95°C (risque de montée en pression)et donc l'eau arrivant des panneaux ne doit pas beaucoup dépasser 110°C. Avec des panneaux plans, je ne cois pas que l'on pousse facilement un ballon à 95°C??

La température de stagnation N'INTERVIENT PAS dans le calcul. Voir brochure Pneumatex. A la stagnation l'eau vaporise, elle occupe le volume du panneau (+10% pour être conservateur dans les calculs, soit VK+10% dans la brochure). Ce faisant, le transfert de chaleur est quasiment stoppé car la vapeur est très mauvais conducteur thermique par rapport à l'eau. La pression monte mais c'est le rôle du vase que d'absorber ce volume de vapeur + la dilatation de l'eau restant ailleurs dans le circuit (soit 110°C en l'occurence) pour éviter que la pression de tarage de la soupape de sureté ( PSV-10% dans la brochure pour conserver une marge) ne soit atteinte.

Comme dit sur le site de l'INES, les pressions dont on parle sont en relatif, d'ou le pe+1 dans le calcul du rendement sur la brochure.

La température de vaporisation à considérer est celle correspondant à la température max (80°C ds ton exemple, moi j'avais mis 110°C sur le truc en flash de seine-renouvelables). En effet il ne faut pas qu'on vaporise à la Tmax donc on prend effectivement une pD de 0,3 ou 0,2 suivant le glycol, d'après le tableau de la brochure Pneumatex. Nota: c'est une brochure traduite de l'allemand, c'est pour cela que les symboles ne veulent rien dire pour nous.

La hauteur manométrique sert à déterminer la pression à obtenir EN BAS pour obtenir la pression MINIMALE EN HAUT lorsque le circuit est au plus froid. La différence entre INES et seine-renouvelable c'est que le second différencie un circuit intérieur à 15 et un circuit extérieur à une température correspondant à la température de protection MPG donnée par la concentration en Mono Propylène Glycol.

Je commence à piger la brochure Pneumatex, non? ou pas?