qu'est-ce qui abîme la stratification ?

[richardel]

Bonsoir a tous,

Je vais devoir monter (souder sur place) un réservoir d'eau morte de 2000 a 2500 litres pour stocker l'energie de 20m² de capteurs. Ce réservoir sera principalement destiné au chauffage (une cuve séparée de 560L servant au sanitaire).

je voudrais avoir une stratification maximum pour maximiser l'efficacité solaire (l'échangeur solaire sera a plat dans le fond et l'eau réchauffée sera guidée vers le dessus de la cuve par un conduit). Principe inspiré de la cuve solus de consolar.

J'ai peur que le matériaux (acier galva) de la cuve n'abime la stratification par sa conductibilité thermique (la chaleur de l'eau du dessus allant réchauffer l'eau du dessous même si, en théorie, la chaleur monte !!!).
Je pensais isoler les parois intérieures de la cuve mais comment faire ?
il faudrait un isolant (quelques mm) qui puisse tenir dans l'eau, pas trop difficile à appliquer et supportant aisément 90 à 95°.

J'ai pensé au Liège collé recouvert de fibre de verre (polyester) mais bon, c'est qu'une idée.... et pas sur que ca tienne...
Peut-être existe-t-il une peinture qui, sans être isolante, aurait une conductibilité thermique moins bonne que l'acier ? et qui tiendrait a la température ?

Mes questions :
1- Est-ce que ma crainte de "déstratification" par la conductibilité thermique de l'acier est fondée ?
2- Dans l'affirmative, la solution du Liège (recouvert de fibre de verre) vous parait-elle faisable et utile ?
3- Auriez-vous d'autres solutions ?
4- Dans le même contexte, connaissez-vous des tuyaux isolants (style PVC) qui supportent aisément les 90-95° (pour amener l'eau chauffée vers le dessus de la cuve)...

Si vous avez des idées pour améliorer (ou ne pas détruire) la stratification, je suis preneur...

je vous remercie d'avance

[Manu25]

Salut Richardel,

Tu ne donne pas les dimensions de ta cuve.
Les pertes de stratification du aux parois de la cuve sont quasi nulles. La surface en contact avec les bords est minime, à comparer avec la surface d'échange entre le chaud et le froid de l'eau elle-même. Il faut éloigner au maximum les deux extrêmes de température, et donc l'idéal et une cuve haute et étroite.

Manu

[kroutchef]

Je confirme que le rapport hauteur/surface doit être le plus important possible...
J'utilise une cuve fioul PEHD de 1.80x0.7m par 1.5m de haut (trés mauvais rapport) j'ai séparé arbitrairement la cuve en deux avec deux serpentin, celui du haut est à -0.8m de la surface, je pensais avoir un tant soit peu de stratification, hors il n'y en a quasiment pas !!! à peine 2°C, je suis en train de réaliser des "guides effluves" pour améliorer cela, en plaçant un tole ondulé PVC à l'intérieur du serpentin et en plaçant 4 tubes PVC 100mm percés en longeur et "évasés" chapeautant le pourtour dessus...je n'en ai qu'un pour l'instant et j'ai déjà gagné 2°C...cela empêche le melange dans la masse...un peu empirique mais cela à l'air de fonctionner...
Entre la partie basse et le haut je peux avoir plus de 20°C d'écart mais sur 1500l!!
J'ai coupé en deux afin d'optimiser en hiver, la stratification est nécessaire pour atteindre un quotat de t° exploitables faute de quoi on fait de l'eau tiède (bien que l'energie récupérée soit quantitativement la même) et on doit abandonner certaine fonction comme le prechauffage ECS et prioriser seulement le préchauffage retour chauffage...avant que le retour ne soit plus chaud que le stock...

[Yves Guern]

Bonsoir,
Je vais encore faire mon couplet façon 'Le renard et les raisins'...
Si l'ECS est séparée de la fonction chauffage la recherche d'une stratification à tous prix ne me semble pas utile côté chauffage... :

[align=center]Un chauffage solaire bien conçu est celui qui sait utiliser un maximum d'eau tiède, pas celui qui utilise un minimum d'eau chaude.[/align]

Dit autrement: pour rentabiliser rapidement, simplement et efficacement une installation solaire il faut privileger les moyens de chauffage basse température...

A+

[Phil35]

Bonsoir à tous,
Richardel, par simple curiosité, tu peux nous en dire un peu plus sur ton projet de réservoir home made ?

Merci
Philippe.

[richardel]

Bonjour a tous et merci de vos avis.
@manu25
Les dimensions de la cuve ne sont pas encore fixées. Toutefois, je suis face à un dilemme, la hauteur de la cave est limitée (+- 2m10) et la quantité d'eau devrait être de 2000L minimum. (j'en suis arrivé a ce chiffre en surveillant une installation similaire de l'autre coté de la vallée).
Pour fixer les idées, je me base sur une cuve existante : diamètre 1m30 et hauteur 1m70 (à laquelle il faut ajouter une quinzaine de cm d'isolant au dessus et 10 en dessous).
A ce propos, vaut-il mieux 1 cuve de 2000L ou 2 cuves de 1000L ? Sachant que dans le cas de 2 cuves, on peut favoriser la stratification (diminution du diamètre) mais qu'on augmente la surface d'échange avec l'air du local et donc les pertes.
La crainte de l'échange thermique par l'acier de la cuve vient du fait que la conductivité thermique de l'acier est de 46 alors que celle de l'eau n'est que de 0.6 (maintenant, c'est vrai que la surface de contact joue aussi)... et l'expérience de kroutchef (cuve PEHD) ou la stratification est mauvaise prouve que tu as raison. OK, donnée acquise.

@kroutchef
Comme je viens de le dire, ton expérience prouve que la conductibilité par l'enveloppe acier ne joue pratiquement pas puisque tu as une cuve PEHD et pas de stratification.
Ton idée de "guider" l'eau me parait une bonne idée. Pour te donner des idées, jette un oeil sur la cuve "solus" de Consolar sur ce lien http://www.consolar.be/Francais/accueil.html
va voir dans "réservoir" et "solus", il y a des idées a prendre.
La cuve 560L (que je possède) fonctionne bien surtout en hiver (70° au dessus et 30 à 35° en dessous (chauff sol)). Je pense copier ce système pour la 2000litres (et, si possible, améliorer le fonctionnement général grâce à vos idées et expériences).
Tiens, au fait, qu'est-ce qui te fait dire que tu peux attendre 20° d'écart sur tes 1500L ?
Autre question... Ca tient a quelle température le PEHD ?

@Yves Guern
Tu prèche un convaincu... Du coté basse température, je ne me plains pas. Lorsque j'ai construits en 1995, j'ai conçu mon chauffage pour qu'il fonctionne a 60° maximum (les radiateurs sont surdimensionnés (X2) par rapport a une installation classique (90°)). De plus, un chauffage sol dans les pièces de vie a été installé.
Seul point faible de la construction est l'isolation (j'aurais voulu 30cm d'isolant dans les murs mais l'architecte m'a convaincu que 4 était largement suffisant (maintenant, il a reconnu que j'avais raison mais.. .))
Une thermographie est prévue cet hiver. on verra.
Par contre, je ne partage pas ta première phrase... Même si, en plein hiver, mon eau est a 50 ou 55° (haut du ballon chauffé par la chaudière), je préfère que l'échangeur solaire soit plongé dans le retour sol (25-30°) que dans une température de 45-50° (ou alors, j'ai rien compris au livre de l'association)

J'ajoute que j'habite en Belgique ou le soleil n'est pas toujours généreux.

encore merci pour vos avis.

[richardel]

Pour phil35 (désolé, je n'ai vu ton message qu'après la cloture de mon post précédent).
Même si mon premier capteur solaire fabriqué date du début des années 1980, ma première vrai installation date de juin 2007. Convaincu par la technologie du réservoir de chez Consolar, je leur ai commandé 10m² de capteurs et une cuve de 1000L (mais ramenée à 560L pour une question de dimension d'une cage d'escalier).
En 2008, je suis passé a 20m² (j'avais besoin des tuiles pour une annexe) mais un accident de la route m'a empêché la préparation de la cuve.
20m² et 560L, bonjour les stagnations pendant l'été...
Voila pourquoi la 2000L est devenue une priorité pour le printemps.

La cuve Consolar n'ayant pas maigri et ma cage d'escalier n'ayant pas changé, je n'ai qu'une solution... faire souder une cuve sur place.
J'ai eu l'occasion de visiter une installation ou une cuve semblable a été construite (en complément a une cuve 1000L consolar) et ca semble marcher a merveille.

Contrairement à l'installation précédente (l'échangeur solaire est dans la 1000L et la cuve supplémentaire est un simple stockage), je souhaite l'équiper d'un échangeur car la surface de l'échangeur de la 560L n'est que de 2m² (soit 0.1 X surface capteur au lieu des 0.2 à 0.3 recommandé).

La cuve sera remplie par l'eau de chauffage et servira de tampon. J'ai une chaudière gaz a très faible inertie et j'aimerais la faire "trinquer" 30 à 40 minutes pour chauffer le tampon (les 2/3 supérieur de la cuve) puis la laisser reposer 2H-2H30. Ça permettrait d'augmenter le rendement et de limiter les pertes. L'importance de la stratification s'explique par la présence du tampon et le désir de privilégier l'apport solaire dans le tiers inférieur.

Voila pour le principal

J'essaye de récolter le maximum d'idée pour que la construction de cette cuve ait la plus grande chance de succès

Amitiés

[thermitch]

Bonjour Richardel, tous :D

Pourquoi ne pas t'inspirer de l'expérience récente de Fraclo :
plusieurs "petits" ballons en série et apparemment une bonne startification.

Peut-être n'as tu pas plus de place en surface qu'en hauteur ? :?

[kroutchef]

Bonjour pour richardel, j'ai tout simplement trois sondes dans la cuve haut, median et bas...cet été j'ai eu des écarts (stratification) de 20°C donc sur 1500l et 1.5m de haut...voir ma cuve ici:
http://forum.apper-solaire.org/album_cat.php?cat_id=5
Le matériaux PEHD est donné pour un fonctionnement continue à 80°Cmax et acceptant sous charge des pointes à 120°C...
Dans mon projet je ne prévoi pas de dépasser 65°C soit 40°C exploitable soit une énergie de ~70Kwh, assez pour chauffer un jour à une temp ext inf à 10°C et suffisant pour préchauffer le reste du temps, je ne vise pas l'autonomie solaire...
Les deux derniers jours bien qu'en phase de "tunning" mon donné une idée des capacités de mon champs solaire, et du comportement de la cuve (bien que je n'ai encore jamais dépassé 45°C, je ne sais pas si elle tiendra à 65 ).
J'y ai commis deux petites erreurs de conception:
1 j'avais pris le parti qu'une stratification naturelle se ferai dans chaque demi cuve haute et basse>> erreur je n'ai donc pas prévu initialement de guidage des effluves chose que je suis en train de corriger...
2 de la même raison je pensai que la différence de t° entre la spire haute et basse du serpentin supérieur ( 40cm) placé dans la "colonne" montante serait importante >> erreur il faut dans un cas comme le mien que les dernières spires descendent tout en bas afin de céder leur dernières calories et éviter de faire tourner la boucle chaude (les capteurs préfèrent de l'eau froide en entré CQFD) => cela sera plus difficille à corriger car dans l'absolue il faudrai revider la cuve ...
Je vais peut être contourner en ajoutant un troisième petit serpentin de 3 ou 4ml plongeant tout en bas et connecté, en série, à l'extérieur avec le premier (content d'avoir prévu deux trappes de visite) ou alors modifier ma prog pour jouer entre les serpentins haut et bas...a voir

[richardel]

Bonjour a tous,
Pour thermitch
En fait, c'était ma première idée. Mais après mure réflexion, j'ai fait marche arrière pour les raisons suivantes :
1- au prix des cuves, le budget allait exploser (il faut relativer si auto construction)
2- Une cuve 2400L représente une surface de 10m² alors que 2 cuves de 1200L totalisent 13m² (presque 30% de perte en plus)
3- la complexité de la gestion (et le nombre de vannes) augmente exponentiellement au nombre de cuve (la régulation ne me fait pas peur du tout mais...)
Par contre, si l'on limite le nombre de cuves pour le chauffage a 2 (une active (échangeurs) et l'autre en stockage), c'est jouable et a retenir quiet a pousser l'isolation.
je vais lire les postsde Fraclo...

Pour kroutchef
Si ta cuve a déjà stratifié de cette manière, c'est qu'il y a du bon. Faudrait cerner les circonstances quand cela s'est produit et en déduire ce qui coince.
Pour les photos de ta cuve (bravo, beau travail particulièrement au niveau des échangeurs) je retiens 2 choses:
1- je vois que les spires des échangeurs sont soudées a des tubes de cuivre verticaux. Ne pense-tu pas que ces tubes court-circuitent les spires et que ca n'aide pas la stratification ? C'est vrai que la surface est faible mais la conductivité thermique du cuivre est élevée (mais bon, je ne suis pas spécialiste).
2- je trouve ton idée de polystyrène flottant tout a fait génial. Et le fait de savoir que tu l'as testé a 100° me conforte.

Si manu25 a raison (et je n'ai aucune raison d'en douter), il faudrait réduire la surface de contact entre les eaux de température différente.
Si on arrive a maintenir des plaques de polystyrène à différents niveaux de la cuve, (avec quelques trous pour le passage de l'eau) n'améliorerais-t-on pas la stratification en diminuant la surface d'échange et en mettant en valeur la faible conductivité thermique du polystyrène ?
ca tient la route ? ou je fabule ?

Je pense que si le PEHD tient a 80°, tu ne devrais pas avoir de problème a 65°. En cas de crainte, tu peux toujours faire un cerclage métallique a mi-hauteur qui consolidera l'ensemble.

Moi non plus, je ne vise pas l'autonomie solaire (faut être optimiste mais pas délirant... j'habite en Belgique ) . mais comme le soleil est discret, autant en tirer le maximum.
C'est toujours un plus que de pouvoir améliorer après coup. De mon coté, vu que contrairement a toi, mon système sera sous pression, la cuve sera fermée... Pas le droit a l'erreur

Concernant ton échangeur supplémentaire, c'est une bonne idée de sortir les tuyaux de la cuve. ca te permet de faire des essais sans vidanger

Richard

[remi.450]

Bonjour,

J'ai peur que le matériaux (acier galva) de la cuve n'abime la stratification

L'acier galva et le cuivre font très mauvais ménage.
Des installations entieres refaites car présence du galva et du cuivre.
Pour se rappeler, il faut que l'eau coule du moins noble des matériaux (galva) vers le plus noble (cuivre) mais qu'elle ne revienne pas au moins noble. Sinon les tuyaux et/ou cuve percent facilement.
Pour info. Slt

[thermitch]

[quote="Yves Guern"]
[align=center]Un chauffage solaire bien conçu est celui qui sait utiliser un maximum d'eau tiède, pas celui qui utilise un minimum d'eau chaude.[/align]
[/quote]
Bonjour Yves, tous :D
Tu prêches un convaincu ... et ne serais tu pas en train de me convaincre de faire marche arrière

J'étais parti pour l'achat d'un ballon de 1000 litres alors que je possède une cuve fioul rectangulaire en acier de 2x1x1 m
La raison était "stratification" ... mais après tout
Et encore je pourrais même la redresser ma cuve

[fraclo]

Une petite nuance quand meme.

Certe la stratification est plus importante si les T° sont plus élevées.
La stratification est plus importante pour l'ECS que pour le chauffage basse t°, certe.

Mais quand meme, la stratification est importante meme avec un plancher chauffant. (mon cas).
T° stock 40, T° départ 35, retour 26, si on melange tout on fini à un moment par avoir de l'eau mélangée à 29° et donc en dessous du besoin.

Si on stratifi bien on fini par utiliser tout le stock à 40 et à s'arreter d'un coup quand les couches à 26 arrivent.
C'est assez difficile de connaitre l'impact, mais je suis convaincu que c'est quand meme très important.

Si en plus on chauffe avec des radiateurs, meme à 45-50° c'est vital, a mon avis.

Concernant les cuves en série, c'est très bien. Je fonctionne comme ca depuis 2 semaines, et le résultat est nickel. Par contre je fais bien attention au remplissage de ne pas dépasser un écart de + de 10° entre les 2 cuves (pour travailler à la T° la plus basse possible).

[Yves Guern]

Bonsoir,

Je vois qu'il y a un problème de mésentente...

Quand je "prêche pour de l'eau tiède" j'ai dans l'idée que le chauffage d'appoint est en série avec le solaire (avec un by pass) et pas mélangé avec le stock solaire.

Ce mélange des genres est forcément (?) plus compact mais forcément (!) plus contraignant (et donc moins bon rendement).
Ce qui est vrai pour l'ECS l'est aussi pour le chauffage...

A+

[thermitch]

j'avais compris ça comme ça ... en somme un préchauffage par le solaire de l'eau de chauffage qui se "finie" dans l'appoint.
Utiliser la moindre calories plutôt que rien du tout 8)
C'est le même principe pour l'ECS avec le ballon solaire devant le cumulus.

C'est bien ça l'idée ?