

Modérateurs : ramses, Balajol, monteric, ametpierre
Dimensionner le ballon d'ECS.
Le volume du préparateur solaire mixte (avec appoint chaudière ou résistance électrique) doit pouvoir couvrir 1,5 fois les besoins journalier.
Pour avoir une idée plus précise de la contenance que doit avoir le ballon d'eau chaude solaire, adopter cette formule :
((Bp x Np x (Tes - Tef)) / (Tst - Tef)) x 1,5
Bp = besoin par personne et par jour
Np = nombre de personnes occupant le logement
Tes = température de l'eau de soutirage
Tef = température de l'eau froide entrant dans le ballon (8 à 10 °C l'hiver, 10 à 12 °C l'été)
Tst = température moyenne de l'eau de stockage (50 à 60 °C)
Exemple :
4 personnes dans le logement
50 litres / personne.jour
Tes = 45 °C
Tef = 10 °C
Tst = 50 °C
VBallon = ((50 x 4 x (45 - 10)) / (50 - 10)) x 1,5 = 262,5 litres
En général, les ballons de stockage ont une trop grande contenance et de ce fait, la température maximale atteinte avec l'énergie solaire pour la période octobre-avril n'est pas assez importante (pour le reste de l'année le problème ne se pose pas) et nécessite obligatoirement le fonctionnement de l'appoint qui pourrait être évité avec une contenance plus faible.
Exemple :
Un logement habité par 4 personnes possède un ballon solaire de 200 litres. Durant une journée d'octobre, l'énergie solaire qui sera récupérée sera de 11200 Wh (11,2 kWh). La température du ballon ce matin là est de 30 °C en moyenne, la température de coupure de l'appoint est de 50 °C et il n'est autorisé à ne fonctionner qu'en fin de journée afin de permettre une récupération maximale de l'énergie solaire. Le soir, la température dans le ballon sera alors de :
Tst = 11200 / (200 x 1,163) + 30 = 78,15 °C
Le besoin en eau chaude est de 50 litres par personne à 38 °C et la température de l'eau froide est de 10 °C, l'eau chaude consommée est de :
ECS = 50 x 4 = 200 litres à 38 °C (ce qui nous donne une volume de 35 litres par personne et par jour à 50 °C V50 = 50 x ((38 - 10) / (50 - 10)) = 35 litres)
Le volume d'eau chaude soutiré du ballon à 78,15 °C sera de :
V = 200 x ((38 - 10) / (78,15 - 10)) = 82,17 litres
Ces 82,17 litres seront mélangés à l'eau froide à 10 °C pour avoir de l'eau chaude à 38 °C
La température moyenne de l'eau dans le ballon après utilisation sera alors de :
Tst = (82,17 x 10 + 117,83 x 78,15) / 200 = 50,15 °C
Pour cette journée il n'est pas nécessaire de faire fonctionner l'appoint en fin de journée.
Maintenant, si cette famille avait eue un ballon de 300 litres est-ce que l'appoint aurait fonctionné en fin de journée ?
Vérification :
Tst = 11200 / (300 x 1,163) + 30 = 62,10 °C
Le volume d'eau chaude soutiré du ballon à 62,10 °C sera de :
V = 200 x ((38 - 10) / (62,10 - 10)) = 107,49 litres
La température moyenne de l'eau dans le ballon après utilisation sera alors de :
Tst = (107,49 x 10 + 192,51 x 62,10) / 300 = 43,43 °C
Dans ce cas de figure, l'appoint s'enclenchera de façon à augmenter la température de la moitié du ballon jusqu'à 50 °C, soit une énergie de :
E = 150 x 1,163 x (50 - 43,43) = 1146,13 Wh soit 1,15 kWh
La température maximale de stockage est en général de 90 °C, les jours où cette température pourra être atteinte il y aura probablement une perte d'énergie solaire pour le ballon de 200 litres mais le fonctionnement souvent inutile de l'appoint pour le ballon de 300 litres n'est probablement pas compensé par cette énergie perdue, donc à voir !
Il est toutes fois possible de palier à cet inconvénient par l'utilisation d'un second ballon (par exemple 2 ballons de 200 litres, installation plus onéreuse bien entendu ! voir le croquis ci-dessous) avec une vanne d'inversion sur le circuit solaire commandée par un aquastat peut être une bonne solution. Les jours où l'énergie solaire suffit juste, seul le ballon 1 est chargé, l'appoint étant sur ce dernier et les jours où l'énergie solaire est largement suffisante, une fois le premier ballon à température (90 °C par exemple) l'aquastat commande l'inversion de la vanne afin que l'énergie solaire encore disponible soit dirigée vers le second ballon pour, soit le charger complètement (90 °C) soit préchauffer l'eau froide. Un relais (commandé par l'aquastat) et une seconde sonde ECS (une dans chaque ballon) seront utilisés pour permettre à la régulation de fonctionner correctement, celle-ci gérant alors chaque ballon de façon indépendante.