Solaire Diffusion

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Chauffe-eau solaire à circulation forcée

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Le nom de ce type de chauffe-eau solaire provient du fait que la circulation du fluide caloporteur est réalisée par un circulateur ou un bloc hydraulique, piloté par une régulation.

La régulation d'un chauffe-eau solaire simple comporte deux sondes de température : l'une permet de mesurer la température des panneaux solaires, l'autre du ballon. En fonction des températures et des réglages éventuels ( le pré-réglage usine convient généralement), la régulation déclenche le circulateur. Ceci est détaillé plus bas.

Ce système permet une implantation très souple du chauffe-eau, panneaux solaires très souvent en toiture, ballon d'eau chaude solaire au sous sol, au garage ou dans la chaufferie par exemple (à la différence du chauffe-eau thermosiphon ou le ballon doit être situé plus haut que et à proximité des panneaux).

Il existe 2 types de chauffe-eau à circulation forcée :

- les chauffe-eau à circulation forcée 'classiques', les plus répandus,  dont le circuit primaire est complètement rempli de liquide caloporteur antigel, qui s'adaptent à toutes les configurations, le circuit est sous pression, avec vase d'expansion. Ce sont des solutions que nous distribuons et dont vous pouvez voir les schémas de principe à cette page . Le vase d'expansion absorbe les dilatations du liquide caloporteur, voire dans certains cas (à éviter, voir la page à venir choix des panneaux dans la rubrique 'outils') son évaporation dans les panneaux et une partie du circuit.

- les chauffe-eau auto-vidangeables, aussi appelés 'drain back', pour lesquelles c'est de l'eau qui circule dans les panneaux, et qui redescend au repos dans un bidon placé dans une zone hors gel. Il reste donc de l'air dans le circuit.

Des avantages et inconvénients de l'autovidangeable : petite digression qui intéressera les gens qui 'ont lu sur un forum que...' :

L'argument fondamental de l'auto-vidangeable est que l'on évite le produit antigel. Ce qui est part d'une idée intéressante, car si l'antigel peut se dégrader si l'installation solaire est mal conçue, qu'il faut alors le remplacer et évacuer le produit dégradé. On verra qu'on peut bien concevoir son installation, néanmoins l'approche mérite qu'on la considère, et qu'on l'utilise si la situation s'y prête, avec un bémol quant aux réactions des nouveaux circulateurs Haute Efficacité dans cette configuration (je ne sais pas comment cela influe sur leur fonctionnement).

La première chose à prendre en compte, c'est qu'il y a des contraintes sur le circuit : assurer que toutes les zones exposées en gel se vidangent par gravité, et localiser le bidon qui récupère l'eau le plus haut possible dans le circuit pour que l'amorçage du circulateur se fasse sans problème et depuis 2015 pour minimiser aussi la consommation du circulateur HE. Quand cela ne peut être évité, on se retrouve dans l'obligation de mettre des pompes beaucoup plus puissantes, ou de doubler les circulateurs de service durant la phase de démarrage. La pression du circuit varie souvent autour de la pression atmosphérique,  autour de la pression atmosphérique, ce qui est un avantage pour le remplissage ( pas besoin de pompe, cf rubrique outils, 'remplir son circuit solaire). C'est le bidon qui remplace le vase d'expansion : les bidons à pression ou stations solaires autovidangeables sont relativement onéreux (plusieurs centaines d'euro, dès 8 litres de volume). Variante qui vous rendra la solution plus accessible : le vase additionnel de refroidissement, qui, judicieusement dimensionné et positionné, vous permettra d'éviter les couteux groupes de transfert (stations solaires) pour auto-vidangeables.

Quant au viellissement de l'antigel (généralement du Glycol MPG passivé, compatible alimentaire), le lobbying des fabricants de systèmes auto-vidangeable est un peu court en arguments, il se réfère à des situations qui sont aujourd'hui facilement évitée avec les solutions standard : le glycol vieillit, son remplacement coûte, sa 'destruction' est un problème.

- Vrai s'il est porté à haute température,cela commence lentement à partir de 170°-180°. Ce n'est pas le cas avec nos panneaux peints, conçus pour ne pas dépasser 140° en stagnation au soleil. Avec les autres, cela est aujourd'hui évité facilement en dimensionnant correctement sont installation, en inclinant correctement les panneaux (au sol, le long d'un mur, ou sur une pente de toit judicieusement choisie lors de la conception de la maison), ou en utilisant une régulation qui gère les surchauffes (à partir de la STECA TRA501, c'est à dire à part les entrées de gammes d'ancienne génération, toutes peuvent le faire). Donc, sauf exceptions, c'est un vrai faux problème.

- Vrai si l'on remplace le produit antigel à intervalles réguliers, comme le préconisent certains installateurs et certains BE, car les analyses sont chères. Vrai sauf si l'on gère astucieusement le problème, pour trouver des solutions économiques, ce que nous vous proposons dans notre rubrique outils, onglet 'Antigel'. Et dans ce cas, l'antigel peut se conserver plus longtemps, si tant est qu'il se dégrade. Le mien a huit neuf dix ans de service, il n'a pas encore bougé.

Par contre, l'utilisation de vases ouverts, souvent envisagée pour éviter le coût de la station solaire autovidangeable, pose des problèmes de longévité des serpentins  : en passant à l'air libre, l'eau se recharge en oxygène, qu'elle va perdre au cours de son cheminement dans le circuit en oxydant l'acier à l'intérieur des serpentins, qu'elle finit par percer. Du coup, il faut au choix un ballon inox ou recouvrir le vase ouvert d'une couche d'huile (solution non garantie!)pour éviter les échanges atmosphériques.

Au bilan, les avantages du chauffe-eau solaire autovidangeable ne sont pas tout à fait convaincants. A mon avis, si vous pouvez éviter, ne vous gênez pas ! C'est d'ailleurs ce que je vous incite à faire en ne proposant pas de kits autovidangeables ;-) .

Nos panneaux sont compatibles avec ces deux types de fonctionnement, les autres articles aussi, bien sûr, sauf ... les roules en inox annelé :

lors du gel, l'eau qui a gelé dans le tuyau (il en reste dans chaque renflement du tuyau, un peu au fond), n'est pas encore dégelée quand le panneau commence à chauffer. Des 1/2 anneaux de glace sont emportés par le flux lors du démarrage et peuvent dans certains cas créer un bouchon à un endroit du réseau. A éviter donc. Et merci à Olivier Sabatier pour ce retour d'info, inattendu mais validé par l'expérience.

La régulation fonctionne de la manière suivante : dès que la température mesurée par la sonde du  haut du panneau est plus élevée que la température mesurée par la sonde du bas du ballon, avec une différence de température que vous pouvez ajuster (réglée en usine entre 4° et 10° selon les modèles), la régulation alimente le circulateur, le fluide caloporteur circule et réchauffe l'eau du ballon, SAUF si le ballon est assez chaud (température de consigne ajustable, préréglée en usine à 70 ou 75 ° généralement, un peu haut à mon avis car 55 ou 60° suffisent largement) OU SI le panneau est à plus de 95°/130° (selon les modèles).

ATTENTION donc pour les personnes qui veulent utiliser un automate programmable, il est PRIMORDIAL de programmer une mise en sécurité pour que le circulateur ne redémarre pas quand le ballon est à haute température. Le programmateur de base (minuteur) est à proscrire absolument.

Ces deux limitations sont extrêmement importantes pour garantir la sécurité du système et son bon état de fonctionnement : la première sécurité évite de transformer votre ballon en bouilloire pendant les vacances d'été (et même le reste du temps), la seconde évite en cas de coupure de courant d'endommager tout ou partie des éléments du système : principalement fuite au niveau des panneaux, mais tout souffre lors de changements de température volents. Sans régulation solaire, pas de garantie sur le matériel, sauf bien sûr dans un montage en thermosiphon. Pour éviter les erreurs, nous vous proposons des kits chauffe-eau solaire en circulation forcée.

Les principaux éléments fonctionnels sont schématisés ci-dessous :

 

 

Pour un schéma plus détaillé, avec tous les accessoires que nous vous proposons, voyez ici.

Pour voir comment évolue un chauffe-eau solaire à circulation forcée, voyez les graphiques commentés qui nous nous ont été transmis par des clients : on voit comment évoluent les températures au cours d'une journée, le rôle d'une régulation, etc : c'est ici.

En conclusion, en raison de sa grande souplesse d'installation, le chauffe-eau solaire à circulation forcée classique  est largement répandu en France métropolitaine.

Mais le chauffe-eau solaire thermosiphon progresse, et en particulier la gamme que nous préférons : le thermosiphon à éléments séparés (ballon à l'intérieur de la maison). Pour en savoir plus, passez à la page suivante.