Choix d'un circulateur

[remy78]

Bonjour,

Petite question (stupide ) :

Pour concevoir une installation, on est confronté d’une part à des éléments incontournables (localisation des éléments (capteurs, ballon, etc.), pertes de charge dues à cette implantation) et à des choix relevant de contingences personnelles ou de choix délibérés.

Le contexte étant déjà déterminé, à savoir :

Capteur (technologie, surface, performances, inclinaison, orientation, etc.).

Ballon (technologie, volume, surface d’échange des échangeurs, etc.).

Le rapport surface capteur / surface échangeur ballon (et donc surface capteur / volume ballon) est déterminé et tant pis si c’est faux . Le chèque est fait et le matériel encombre le salon… :evil:

En dehors du problème de régulation, dernier point à déterminer : le débit dans la boucle primaire (sous-entendu quel circulateur choisir ?).

Application : Capteur Solimpeks Marvel CLS2510 (groupement d’achat APPER). Les données volume/débit/pression constructeur indiquées sont les suivantes :

Liquit Volume (volume de liquide dans le capteur) : 1.27 litre
Flow volume (débit ?) : 120 litre/heure
Test Pressure (pression de test) : 20 bars
Max. Pressure Working (pression maximale de service) : 10 bars
Pressure Loss (perte de charge dans le capteur) : 1.8 mbar

Outre les valeurs limites permettant de mettre en place les éléments de sécurité pour éviter le "désastre final" (pression maximale de service), les données physiques (volume liquide capteur & perte de charge), une donnée me pose problème : le débit. Que caractérise la donnée constructeur ?

Cette donnée établie (bon, tu le sais, mon gars, tu dois obtenir 120 litre/heure… :D ), il faut choisir un circulateur. Chaque circulateur possède sa propre courbe débit/hauteur manométrique. Sur le site WILO, on peut choisir un circulateur en fonction de la hauteur manométrique et des pertes de charge). Ce choix implique un débit obtenu (sauf si on a tout faux ). Dans la littérature solaire, on dispose d’un moyen pour régler ce débit (vanne 3 voies manuelle permettant de régler le rapport débit dans le circulateur / débit dans une voie shuntant ce circulateur).

Dans un post, p-bricoleur dit : "Débit instantané 400 litres / heure (débit correct pour 10 m² de capteurs)".

Malgré la pile de livres à coté de mon lit, je n’ai pas trouvé explication à ce chiffre .

Pour ce qui est du débit circulateur et de son réglage éventuelle, quels sont les calculs à retenir, les tenants et aboutissants ?

Merci :D :D :D

Rémy

[remy78]

Bonjour,

Je m'adresse la réponse pour poser d'autres questions :D

Ayant retourné le livre et mis mes lunettes :

Théorie:

Haut débit (flux normal) 40 litres/heure/m[sup]2[/sup] capteur (allant parfois jusqu'à 80).

Faible débit: de 12 à 20 litres/heure/m[sup]2[/sup] capteur.

Capteur Solimpeks Marvel CLS2510 (groupement d’achat APPER):

La donnée "Flow volume" représente t'elle le débit nominal recommandé ?
120 l/h pour 2.5m[sup]2[/sup] <-> 48 l/h/m[sup]2[/sup]

Comment calculer la hauteur mano totale (hauteur "physique" de l'install + pertes de charge) ?

Merci pour vos

Rémy

[spitfire130025]

De toutes les façons, tu peux faire tous les calculs que tu veux, (pertes de charges avec Bernouilli , Théorème de Pascal , etc…) au final , tu seras + ou - loin de la réalité car tu n'auras pas pris en compte le petit truc ... La théorie est une chose, elle est nécessaire, elle donne un ordre de grandeur, elle se voudrait être exacte mais souvent, elle n'est qu'approchée et heureusement, on ne peut pas tout maîtriser. Si tu te lances dans ces calculs , il te faudra connaître toutes les erreurs et incertitudes sur chaque composant de ta chaîne ... chaque composant et vendu avec ses caractéristiques + ou – quelque chose (c’est la qualité), et les intégrer. Par expérience, je sais qu'au final, le résultat est souvent surprenant par rapport à la réalité.
Pour ma part, j'ai regardé les circulateurs proposés dans les kits chauffe eau de chez Buderus (mon objectif est de chauffer de l’eau sanitaire, pas un plancher chauffant), je pense que l'on peut s'appuyer sur l'expérience de constructeurs sérieux et c'est à mon avis une référence. J'ai acheté (en Allemagne sur Ebay) une station Solaire proposée dans une installation Buderus (similaire à mon projet) elle est équipée d'une pompe ayant une hauteur manométrique de 6m, c'est largement suffisant pour mon installation (il n’y avait pas en dessous), la différence de hauteur entre la pompe et les capteurs de mon installation est < à 2m . Elle possède 3 vitesses, que j'adapterai suivant la saison et l’installation (il faut penser aussi aux problèmes de cavitation des pompes). Malheureusement, Je n'ai pas répondu à tes questions , je te donne simplement une autre piste (que beaucoup parmi nous emprunte).

[remy78]

Bonjour Spitfire,

Merci pour cette réponse détaillée.

Je me suis mal exprimé. Comme lu dans la littérature solaire, il est extrêmement difficile de calculer la hauteur mano réelle et les erreurs importantes sont fréquentes. De plus la tuyauterie sera ce qu'elle sera et je ne me vois pas en calculer les pertes de charge. Le sens de ma question est plutôt: comment mesurer la hauteur mano réelle

Malgré l'imprécision d'un calcul théorique, peut-être aussi que les pertes de charge peuvent être évaluées à la louche

J'ai visité le site Budarus. La station KS n'est pas détaillée.

Pour enfoncer le clou de mon ignorance , ce type de kit est supposé tout terrain, ce qui me semble faux. Le ballon sera certainement installé en bas, les panneaux dans une position variable selon le cas. Le débit sera donc entièrement fonction de ce cas et dans une large plage.

Donc , comment choisir un circulateur

Merci :D

Rémy

[spitfire130025]

Pour la station solaire, regarde chez Tacosol en Allemagne. si tu ne trouves pas, j'ai la doc je peux te l'envoyer.

Pour la hauteur mano, il faut prendre en compte la hauteur à la quelle tu dois refouler , la hauteur à laquelle tu aspires et les pertes de charges générées par les formes de ton circuit.
Je ne pense pas dire de bétises mais les hauteurs d'aspiration et de refoulement sont pratiquement identiques et elles se compensent avec une lègerè charge à l'entrée du circulateur car le fluide sort sur un point haut des capteurs et entre en un point bas. Le circulateur sert simplement à vaincre les pertes de charge du circuit. Donc, il faut plus penser à optimiser le trajet de tes tuyaux et leur isolation.

[remy78]

Bonjour Spitfire,

Merci pour cette avancé.

"Le circulateur sert simplement à vaincre les pertes de charge du circuit."

Je ne suis ni thermicien, ni chauffagiste (et ça se voit ) mais je pense que le circulateur doit néanmoins vaincre la hauteur de la colonne d'eau, même si dans un chauffage ou une boucle primaire, le circuit est fermé.

Pour une pompe, je pense que le cas est différent (de part le fait qu'il n'y a pas de retour).

D'ailleurs, question annexe, pour quelle raison les pompes "standards" n'ont que 7 mètres de refoulement ?

Merci de corriger mes inepties

Rémy

[spitfire130025]

La colonne que tu refoules est compensée par celle qui revient, dans nos systèmes, on ne va pas chercher dans un réservoir en dessous du circulateur pour remonter plus haut , ce n'est pas une pompe de relevage. d'ailleurs les circulateurs ne sont pas tout à fait des pompes type à engrenages ou à palettes), on peut les comparer à des circulateurs comme sur les voitures

[remy78]

En un mot: MER-CI :D :D :D

Je n'osais penser ou affirmer ce fait. Ben oui, ça monte d'un coté et ça descend de l'autre, les pressions s'annulent

Donc OK pour le fait que seul les perte de charge sont à compenser.

Courbes débit/hauteur mano des circulateurs Wilo Star-RS, 3 types, 3 puissances différentes.

Pour choisir: le pif et la chance qu'une des 3 vitesses corresponde au débit désiré ?

Merci :D :D :D

Rémy

[spitfire130025]

Je dirai: qui peut le plus peut le moins, même si tu prends le plus puissant,
tu auras une réserve de puissance (c'est aussi bien) les vitesses , je n'ai pas regardé mais, elles doivent être proches d'un modèle à l'autre. Pour le réglage, il faudra voir à l'usage.

[remy78]

Bon, ça tombe bien, en ce chapitre, je peux surtout le moins

En fait, le problème me semble être uniquement en relation avec l'inertie du transfert thermique entre soleil & capteur d'une part, échangeur ballon et ballon d'autre part.

De plusieurs sources, on peut voir que le débit "optimum" devrait être de 40 l/h/m2 capteur. D'abord, c'est un débit théorique dans la mesure ou il devrait, dans l'idéal, être directement proportionnel à la puissance solaire reçue pour que les transferts soient les meilleurs. D'autre part, ce débit conditionne la quantité de calorie qui sera prise aux capteurs et restituée dans le ballon. Donc, si la vitesse est trop faible, d'une part le capteur risque de surchauffer dans certaines circonstances et d'autre part la montée en température du ballon sera trop lente. Dans le cas contraire, vitesse trop élevée, les calories du soleil ne seront que partiellement restituées dans le ballon.

Donc, admettons que cette valeur soit le but (avec un circulateur mono ou multi vitesses). J'imagine que cette valeur est donnée pour des conditions solaires optimales (plein soleil sans nuages). Pour pouvoir bénéficier au mieux de ce circulateur multi vitesse (commande par la régul du choix de vitesse), il faut donc viser la possibilité d'obtenir les 40 l/h/m2.

Sur le site Wilo, pour choisir un circulateur, outre les quantités "négligeables" il est demandé : Débit (normal !), hauteur mano (donc la hauteur entre circulateur et capteur ?) et hauteur de refoulement statique (que j'imagine être les pertes mais je suis peut-être totalement à coté de la plaque ). Si l'on accepte le fait que le circulateur ne fait que lutter contre les pertes de charge, c'est le seul paramètre qui détermine son débit. Application : circulateur Wilo Start-RS 15/4. Si l'on suppose qu'il n'y ait pas de perte de charge, on obtient 0.4 en vitesse 1 (1440 l/h), 0.6 en V2 (2160 l/h) et 0.8 en V1 (2880 l/h). Pour un champ capteur de 10M2, cela donne 144 l/h/M2 en V1, 216 l/h/m2 en V2 et 288 l/h/m2 en V3. Tout cela est très loin de 40 l/h/m2 et ce circulateur est le modèle intermédiaire en terme de puissance (environ 60 w max.).

En ce qui concerne la correction du débit, je ne connais qu'un seul système (soustractif évidement). Une vanne 3 voies permettant de régler le rapport entre le flux entrant dans le circulateur et une voie le shuntant.

Qui peut le plus peut le moins : totalement vrai à priori, sauf que j'ai pu lire qu'il vaut mieux choisir un circulateur moins puissant que trop puissant. Maintenant ceci est peut-être une superbe bêtise.

La régulation : En fonction des températures capteur et ballon, elle se charge de piloter le circulateur.

Veuillez excuser mon entêtement à obtenir une réponse, mais, autant pour d'autre paramètres du calcul d'une installation solaire, les grandeurs semblent établies (type rapport surface capteur & surface échangeur ballon), autant sur ce sujet, il semblerait qu’il y ait un « flou artistique », sans prétention aucune de part ma complète ignorance en ce sujet

Merci pour les réponses précédentes et les éventuelles à venir :D :D :D

Rémy

[Anonymous]

Bonjour,
je confirme que seul le circuit doit être pris en compte, puisqu'il est fermé.
Il faut déterminer la longueur totale de ce circuit en rajoutant les pertes de charges des éléments (vannes, clapets) que l'on peut à la cuiller évaluer à 5 m de tuyauterie par élément.
Pour le débit, 40 l/h*m² se retrouve chez beaucoup de fabricants de capteurs, ce qui est normal puisque le soleil a à peu près la même valeur pour tous, au moins sous nos lattitudes.
Pour 10 m² de capteurs, cela donne 400 l/h et une perte de charge pour un diamètre de 16 mm intérieur tube lisse ( PER ou cuivre ) de 0.1 m / m.
Donc si le circuit fait 40 m, cela donne 4m avec de l'eau. compter + 20 à 25% de plus pour un mélange eau glycol à 40% soit 5 m.
Le calcul n'a pas besoin d'être plus précis, la perte de charge est proportionnelle au ² du débit, aussi si elle est plus faible, le débit sera légèrement supérieur, et inversement.
Ce qu'il faut éviter, c'est de choisir un diamètre de ligne trop petit car alors la température des capteurs va monter et le rendement s'effondrer, surtout avec des capteurs plans.
Par exemple, avec un 14 mm la perte de charge monte à 0.3 m/m ce qui dans le cas de nos 40 m. de ligne donnerait 12 m. de perte, ce qui représente déja la nécessité d'un circulateur suvitaminé.
Si cela peut être utile...
caujac

[françois34]

Te prends pas la tete, pas de télé ce soir, tu prends ta hauteur mano et le nombre de capteurs, la longueur de la tuyauterie, et tu choisis le circulateur en fonction.

Par exemple pour 7 m de hauteur mano avec 5 capteurs, tu prends une 9/20 et tu es tranquille.

Comme on te l'a dit plus haut, qui peut le + peut le -.

Si tu commences à te prendre le chou avec ça, tu n'as pas fini avec ton install.

@+

[remy78]

Merci pour le flux de réponses :D (enfin ça décolle :D )

Francois: excuses-moi, mais, même si je me suis cassé la tête avec le rubixcul, j'ai un peu de mal:

"Par exemple pour 7 m de hauteur mano avec 5 capteurs, tu prends une 9/20 et tu es tranquille."

7, 5, 9/20, c'est le prochain tirage du loto ? (avec toute la retenue possible). Je voudrais surtout être tranquille et comprendre :D. Juste une idée (pour te lire souvent, sans critique aucune): connaitre très bien un sujet amène parfois à des raccourcis incompréhensibles pour les moins initiés. Merci pour tes

Jacques: merci pour les valeurs de paramétrage. Heureusement, je n'aurai pas une install avec 20 m aller et 20 m retour mais seulement 4 m. Conclusion: choisir un diamètre "important" 16 ou 18. Pour le reste, les pertes constructeur diverses, je m'en remet à l'éternel.

Une fois intallée, je ne manquerais pas de communiquer sur le débit effectif de l'install, histoire de voir... (histoire de comprendre le qui du quoi...)

Merci à tous :D :D :D

Rémy

[p_bricoleur]

Bonjour,

Tu as bien trouvé la réponse sur le low flow / high flow, même si ce n'est pas du "normalisé".

Rappel : puissance = débit x pouvoir calorifique caloporteur x delta T

En low flow (faible débit), le fluide parcourt lentement la boucle, il a le temps de beaucoup s'échauffer dans le capteur et de se refroidir dans le serpentin.
Le delta T entre ligne froide et ligne chaude est élevé. Mais le gain du delta T est perdu par la perte de débit.
En résumé : l'eau est plus chaude mais on en a moins.

Par contre, en high flow, on réchauffe plus d'eau (débit plus fort) mais à une température moindre.

Le choix entre les 2 modes de fonctionnement n'est pas facile, car il dépend de beaucoup de facteurs : efficacité du serpentin du stock, température extérieure, température du stock, etc.

Certains systèmes font varier le débit pour optimiser la chaleur récupérée. Ils commencent en high flow (avec une tempértaure solaire de par ex. 40°) quand le stock est froid, puis quand la température du stock monte, on passe en low flow (avec par ex. une température de 60°) pour faire monter la température.

Pour le choix du circulateur, il faut que sa pression permette de monter l'eau là où il faut. Mais attention, le fait d'utiliser des lignes fines (du 16x1 par exemple) crée une perte de charge par rapport aux conditions du chauffage qui s'ajoutent à la hauteur manomètrique théorique.
Pour le débit (qui dépend de la hauteur de service), on a en général bien assez avec un circulateur de chauffage en 1ère vitesse.

Cordialement

[françois34]

Re Remy,

9/20 c'est 9m de hauteur mano et 20 m2 de capteurs ( chez Wilo soyons clair ! ).

Encore une fois tu as 3 puissances sur ces pompes.

Si tu prends trop juste, c'est foutu. Rien ne t'empeches de faire tourner la pompe sur la vitesse 2 voire 1.

@+