- Installation en mai 2012 - Près de Rennes dans le 35
- Orientation plein sud
- Pente du toit : 40°
- Type de toiture : ardoise sur volige
- Hauteur max des collecteurs par rapport
à la cuve : environ 8 à 9 mètres
- Chauffe eau électrique
- Chauffage central au fuel avec
radiateurs acier.
BUT DE
L’INSTALLATION :
ECS : l’eau froide est préchauffée dans un serpentin situé en partie
haute de la cuve. Ainsi elle rentre déjà chaude dans le chauffe eau
électrique, ce dernier ne se mettra donc en fonctionnement que
seulement si le préchauffage n’est pas suffisant.
Chauffage : le retour des radiateurs passe dans un serpentin situé en
milieu de cuve, au travers d’une vanne 3 voies motorisée. Si le retour
des radiateurs est plus chaud que la cuve, alors il se fait directement
vers la chaudière. Sinon (donc si la cuve est plus chaude que le retour
des radiateurs) l’eau de retour est réchauffée avant de retourner à la
chaudière.
CHOIX
DU MATERIEL :
CAPTEURS :
Après lecture attentive des caractéristiques des différents capteurs
(BySun et autres), ainsi que du forum BySun, mon choix s’est porté sur
le système ATMO de BySun. La visite de 2 installations m’a conforté
dans ce choix.
Compte tenu du coût relativement faible des capteurs, de la situation
géographique (La Bretagne n’est pas aussi ensoleillée que le sud de la
France ;-) et du but recherché (notamment le chauffage de la maison sur
une installation de chauffage central), j’ai préféré sur-dimensionner
l’installation en ajoutant 2 capteurs aux 4 capteurs préconisés par
BySun, soit donc 6 au total.
CUVE :
Il ne m’était pas possible de prendre la cuve proposée par BySun pour 2
raisons :
- Le sous sol dans lequel est installée
la cuve est de hauteur réduite ne permettant pas l’installation de
cette cuve facilement.
- La cuve BySun est dimensionnée pour 4
capteurs et non 6. En effet, le volume d’eau nécessaire au
remplissage des 6 collecteurs avoisine les 200 litres : dans ce cas le
niveau d’eau dans la cuve BySun serait descendu en dessous de
l’échangeur ECS le rendant inefficace pendant le fonctionnement du
système. Cependant, pour ceux qui sont intéressés, une solution existe
pour palier ce problème en mettant une réserve d’eau supplémentaire à
une hauteur supérieure ou égale à la cuve : plusieurs sujets du forum
abordent ce point.
En conséquence, je me suis renseigné sur la tenue en température des
fameuses cuves 1000 litres en polyethylene (celles que l’on trouve
facilement à vendre pour stockage d’eau de pluie …) : elles sont
prévues pour contenir des liquides jusqu’à 70°C. Mais que se passe-t-il
si on les utilise à plus forte température (jusqu’à 100°) ?
Renseignement pris auprès d’un professeur spécialisé en matériaux et
notamment dans le domaine des polymères : si le liquide utilisé est de
l’eau sans produit chimique (qui risquerait de provoquer une réaction)
alors le matériau peut légèrement se ramollir mais puisque la
température reste largement en dessous de la température de fusion rien
ne devrait se passer, sauf éventuellement un vieillissement plus rapide.
Ayant l’occasion d’en récupérer une gratuitement, j’ai pris le risque
de choisir ce type de cuve pour mon installation.
En conclusion, BySun m’a fourni les capteurs, les raccords et le
système d’asservissement.
COMMANDE
/ RELATION AVEC BYSUN / RECEPTION DU MATERIEL:
Que ce soit par le biais du forum ou par mail, le staff BySun est
vraiment exemplaire !!! Si toutes les entreprises étaient
comme cela le monde tournerait vraiment mieux ;-)
En effet, toutes mes questions ont reçu une réponse très rapide (en
général dans les 24h, voire moins !). Un appel par téléphone :
quelqu’un de compétent vous répond !
En ce qui concerne la commande, un délai de maximum 3 semaines m’avait
été annoncé, mais en fait à peine 10 jours et je recevais le matériel
le 6 avril 2012.
Le matériel était complet et bien emballé. Seule petite remarque : les
tubes mériteraient une protection plus grande car seul un polystyrène
fin protège les extrémités : le moindre choc peut être fatal ! Mais en
ce qui me concerne il n’y avait aucune casse.
PLAN
DE MONTAGE DES CAPTEURS
Compte tenu des dimensions de ma toiture, je ne pouvais qu’effectuer
l’installation en mettant 2 capteurs en partie basse et 4 capteurs plus
haut.
J’ai choisi de les connecter en 2 groupes de 3, en faisant arriver
l’eau par la partie basse au milieu des 2 capteurs, la sortie se
faisant au milieu de la rangée du haut, en respectant le plus
scrupuleusement possible la parfaite égalité entre les 2 branches.
PREPARATION
DE LA TOITURE :
L’installation d’un tel système sur une toiture ardoise avec une pente
de 40° n’est pas chose aisée …
J’avoue avoir beaucoup réfléchi avant de me lancer dans l’achat du
système.
BySun propose des lames fines en inox à fixer sur la charpente entre
les ardoises puis à bouloner au profilé inox du capteur. Mais l’ardoise
est un matériau fragile : j’ai estimé que si le capteur était
directement posé contre l’ardoise il y avait un risque que les ardoises
en contact se fendent compte tenu du poids des capteurs et des
vibrations en cas de vent fort.
En conséquence, j’ai décidé de poser les capteurs sur barres
horizontales elles mêmes fixées sur des « plots ».
Un plot est constitué d’un bout de chevron (50 X 50 X 100mm) recouvert
d’un « couvercle » en zinc.
Ce couvercle déborde bien entendu largement sous et sur les ardoises
pour assurer une étanchéité parfaite.
Il est réalisé en 2 parties : une « boite » est d’abord préparée (le
bout de chevron viendra s’y encastrer). Toutes les arêtes sont soudées
à l’étain. Une plaque rectangulaire est utilisée ensuite pour la base :
un orifice rectangulaire permettra au bout de chevron de passer au
travers.
Les bords de la plaque sont reliés pour former un pli anti-capillarité.
La « boite » est ensuite soudée sur la plaque. Ainsi, le bout
de chevron peut être fixé solidement sur la charpente, le couvercle
vient ensuite se poser dessus, en l’intercalant avec les ardoises.
Certaines ardoises demandent bien entendu à être retaillées…
Des barres d’alu (20 X 40 en 3mm d’épaisseur) sont alors fixées entre
les plots horizontalement.
Au final, c’est ainsi 20 plots qu’il a fallu construire et poser avant
de poser les capteurs (sans parler des 6 plots nécessaires aussi à la
construction de la passerelle ;-).
Cette préparation est sans doute la partie la plus longue à faire, mais
elle simplifie ensuite grandement la pose des capteurs !
Je précise que dans mon cas, j’ai préalablement construit une «
passerelle » (avec rambarde de sécurité que l’on voit sur la photo) qui
m’a permis d’intervenir en toute sécurité sur la toiture. Cela fait un
coût supplémentaire mais m’a peut-être permis d’éviter de finir
l’installation dans une chaise roulante …
POSE DES
CAPTEURS :
Le montage des capteurs est relativement simple : pour le premier on
cherche des astuces qui permettent d’aller plus vite pour les suivants …
Dans mon cas, j’ai monté tous capteurs au sol (sans les tubes), ainsi
que les raccords de plomberie.
La location d’une nacelle pendant un week-end s’est révélée
indispensable pour la pose sur le toit. Ce fut certainement l’opération
la plus délicate mais en une journée les 6 capteurs étaient fixés sur
le toit (à une seule personne !) et une journée plus tard les tubes
étaient en place. Le tout en toute sécurité et sans effort.
Petit détail pouvant servir à d’autres auto-constructeurs : Les barres
horizontales qui supportent les capteurs sont positionnées de telle
façon que les trous de fixation des capteurs tombent exactement dessus,
ainsi, une fois le capteur posé, il n’y a plus qu’à percer les barres
d’alu au travers du profilé inox du capteur et de boulonner le tout.
Les tubes : pour faciliter leur pose, il suffit de déposer une goute de
liquide vaisselle sur la base du bulbe, d’entrer le bulbe dans
l’orifice du collecteur puis de tourner le tube contre le joint de
façon à répartir le liquide vaisselle sur le joint. Il est alors plus
facile d’enfoncer le tube. Attention cependant à retenir le mouvement
au moment où le tube pénètre dans le collecteur pour ne pas le frapper
contre le fond du collecteur !
DETAIL
DE LA CUVE ET DES ECHANGEURS :
J’ai donc utilisé une cuve de 1000 litres, cuve en plastique que l’on
trouve facilement en vente sur internet ou dans les magasins de
bricolage (vendues souvent aux particuliers pour servir de réserve
d’eau de pluie).
Pour les échangeurs, j’ai tout simplement acheté des couronnes de
cuivre de 15m (diamètre 16 pour le chauffe-eau et diamètre 18 pour le
retour chauffage). Avant de les installer dans la cuve j’ai simplement
espacé légèrement les spires entre elles.
J’ai aussi préparé les arrivées et départs pour qu’une fois en place,
les couronnes soient à la bonne hauteur.
Les orifices de passage des tubes au travers du dessus de la cuve ont
été faits tout simplement en chauffant au chalumeau un bout de tube
cuivre de la même dimension : les trous sont ainsi exactement de la
dimension souhaitée ;-)
Pour l’installation des échangeurs dans la cuve, j’ai découpé une sorte
de « U » sur le dessus de la cuve, me permettant de replier légèrement
le plastique de façon à pouvoir faire entrer les échangeurs à
l’intérieur de la cuve. Une fois à l’intérieur il faut passer les tubes
d’arrivée et départ par les trous prévus. J’ai ensuite réalisé des
collets battus mais des raccords rapides auraient aussi pu convenir.
Pour le relevé des températures, les sondes sont introduites dans des
tubes cuivre (diam. 10) dont une extrémité a été bouchée (soudée). Un
tube descend jusqu’au fond de la cuve, un autre jusqu’au milieu de
l’échangeur chauffage (« milieu de cuve ») et un dernier va jusqu’au
milieu de l’échangeur ECS (« haut de cuve ») .
ASSERVISSEMENT
/ RELEVE DES TEMPERATURES
Pour la partie asservissement j’avoue m’être fait plaisir :-)
En effet, bien que j’ai tenu à « assurer le coup » en prenant et en
installant le système prévu par BySUN (PROTANK 4000), j’ai aussi
construit mon propre système d’asservissement et de relevé des
températures. Un interrupteur va-et-vient me permet de basculer
l’asservissement du circulateur sur l’un ou l’autre des systèmes.
Un petit mot sur le PROTANK4000 : son installation est aisée. Mais en
étudiant les réglages, je me suis aperçu qu’un paramètre n’était pas
modifiable. Un petit mail à BySun qui m’informe alors aussitôt que le
défaut a été repéré sur quelques systèmes et qu’un nouveau module
d’affichage va m’être expédié dans quelques semaines, dès qu’il sera
disponible chez le fournisseur.
Hormis ce détail, le système fonctionne parfaitement. Ce petit
événement me permet aussi de « tester » BySun sur un incident réel :
réaction parfaite.
Concernant mon propre système d’asservissement, je l’ai réalisé
principalement à partir d’une carte Arduino Mega, d’une carte Arduino «
Ethernet Shield » pour la connexion à internet et en développant tout
le logiciel bien entendu.
Les capteurs de température sont des DS18B20 : ils utilisent un bus «
One Wire » et peuvent être reliés avec 2 ou 3 fils. Tous les capteurs
peuvent être montés en parallèle car ils sont reconnus par un code MAC
unique. Dans mon cas, j’en ai carrément relié 10 :-)
o Haut du capteur
o Sur le tube d’arrivée en bas des
capteurs (ce qui me permet de voir la perte entre la cuve et les
capteurs car j’ai environ 18 mètres de tubes …)
o Haut de la cuve
o Milieu de la cuve
o Bas de la cuve
o Extérieur
o Retour chauffage
o Et 3 capteurs libres non utilisés pour
l’instant.
J’ai aussi ajouté un capteur de luminosité : il ne sert absolument à
rien sinon à étudier plus tard éventuellement une relation entre la
luminosité et le rendement des capteurs …
Une carte relais me permet de commander le circulateur et la vanne 3
voies (ByPass).
Un afficheur et 4 boutons permettent d’afficher l’heure, les
températures ou les paramètres et de modifier éventuellement ces
derniers. Mais l’accès internet me permet aussi de visualiser toutes
les données et de modifier tous les paramètres à distance au travers
d’un navigateur web.
Pour aller un peu plus loin, j’ai aussi souhaité mémoriser les
informations dans une base de données de façon à pouvoir visualiser
l’évolution des températures au fil du temps. La carte électronique
envoie donc toute les températures, la luminosité et l’état (ON/OFF) du
circulateur et du ByPass vers un site internet qui stocke les valeurs
et les affiche à la demande.
L’envoi s’effectue à chaque « événement » : évolution de 1° de la
température extérieure ou de 2° de la température des capteurs ou de la
cuve (tout ceci est bien entendu paramétrable ;-).
Petite précision : la carte Ethernet Shield étant dotée d’un support
pour carte micro-SD, toutes les données sont aussi enregistrées sur une
carte micro-SD. Les données qui n’auraient pas pu être envoyées vers la
base de données (en cas de panne de la liaison internet par exemple, ou
du serveur distant..) sont automatiquement envoyées dès que la liaison
est rétablie.
Important : l’heure est l’heure GMT (donc l’heure solaire) sauvegardée
sur une carte spécifique (avec un DS1307) sauvegardée avec une pile. De
plus, elle s’ajuste automatiquement par internet !
Cette
installation à base d'Arduino a été remplacée au bout de quelques
années par un système basé sur une carte Raspberry et une carte arduino
mini pro. Cela facilite grandement l'accès par internet. Le programme
est écrit en php. La carte arduino reçoit des ordres du Raspberry, les
exécute et retourne le résultat. Exemple : la Raspberry envoie un code
pour lire les températures des capteurs DS18B20 ; l'arduino effectue
une lecture et renvoi un tableau de valeurs. La carte Arduino permet
d'assurer l'interface entre la Raspberry et les périphériques (capteurs
de températures, relais ...etc)..
VISUALISATION
DES TEMPERATURES PAR INTERNET
Plusieurs messages du forum évoquent le manque de données chiffrées
visualisables. Vous pouvez maintenant, si vous le souhaitez, visiter
mon site web (http://lesjno.free.fr/Solar
) qui permet de visualiser le
dernier relevé de température ou les courbes sur plusieurs jours : les
paramètres que vous pouvez modifier sont la date de départ et le nombre
de jours à visualiser. Et pour ceux qui souhaitent faire des calculs il
est aussi possible d’exporter les données (export au format CSV,
utilisable dans MS Excel ou Oo Calc par exemple).
OBSERVATIONS
Si vous regardez les courbes de relevé de température depuis le début
de l’installation, voici quelques informations qui permettent
d’interpréter certaines observations :
Avant le 24 mai 2012 les données ne sont pas utilisables car le système
n’était pas complètement opérationnel et les données sont décorellées
de la réalité, en particulier l’état ON/OFF du circulateur :
Le circulateur était parfois commandé par le régulateur PROTANK,
parfois par mon propre système, ou le plus souvent à l’arrêt, même si
la courbe indique le contraire.
Le 23 mai, en particulier, j’ai fait de nombreux tests ce qui explique
les « parasites » sur la courbe. Cette journée a été ensoleillée et
bien que le système n’ait pas fonctionné 100% du temps, la température
de la cuve est passée de 30° à 85° !!! Remarquable !
A partir du 25 mai, le système est régulé par mon propre système pour
que les données enregistrées dans la base de données soient conformes à
la réalité. J’ai cependant observé que les 2 systèmes de régulation
sont très proches l’un de l’autre : les températures de capteur, haut
de cuve et bas de cuve sont les mêmes, à la précision près des capteurs.
Avant le 3 juin 2012, j’ai préféré être prudent en ne faisant
fonctionner le système que lorsque j’étais présent et disponible pour
surveiller l’installation (tenue de la cuve, fuites éventuelles, etc…)
Le 25 mai, le temps était relativement ensoleillé et j’ai souhaité
pousser la température de la cuve au maximum : j’ai stoppé manuellement
le système alors que la cuve était à 98°C. A cette température, le
dessus de la cuve était légèrement plus souple que lorsqu’elle est
froide, mais c’est tout. J’ai volontairement stoppé le système car
beaucoup de vapeur s’échappait de l’évent et humidifiait une étagère
située au dessus. J’ai depuis amélioré ce détail en faisant passer la
vapeur dans un tuyau : elle se condense et tombe dans un réservoir que
je vide régulièrement.
Jusqu’au 27 mai, le dessus de la cuve n’était pas isolé. Depuis, une
seule couche de laine de verre (10cm) isole le dessus. Cela se remarque
nettement sur les courbes : la pente de refroidissement du
haut et milieu de cuve est bien moins raide. J’envisage bientôt ajouter
une seconde couche de laine de verre.
3 juin 2012 : isolation des raccords capteurs et branchement du
chauffe-eau sur l’échangeur. L’isolation des raccords se voit aussi sur
la courbe de température des capteurs : la descente est moins raide.
Cela n’a probablement que peu d’importance en été, mais doit
certainement améliorer le rendement l’hiver si le système s’arrête en
journée et redémarre au bout de quelques dizaines de minutes.
Un mot sur le capteur de luminosité :
Il s’agit d’un phototransistor SDP 8403-301 que j’avais depuis
longtemps. Il est placé sur la toiture, orienté
perpendiculairement à celle-ci, donc éclairé de la même façon
que les capteurs solaires. Cependant son spectre de sensibilité (que je
ne connais pas) n’est sans doute pas le même que celui des tubes, d’où
la différence de forme entre les courbes. Pour information : je n’ai
pas trouvé de datasheet sur internet pour ce composant. En comparant le
ciel et la valeur donnée par ce capteur on peut dire que jusqu'à 910 le
ciel n'est pas clair. Au dessus, la luminosité est forte mais le ciel
peut être couvert (blanc lumineux). Compte tenu de cette non-linéarité, j'effectue le calcul suivant pour afficher une courbe un peu meilleure : Si luminosite > 895 alors luminosite_calculee = min(1500 , luminosite + 20*(luminosite - 895)) Suite
à une panne de volet roulant de VLUX, j'ai dû retirer ce capteur de
luminosité en février 2022 et j'en ai profité pour remplacer le câble
qui était décomposé par endroits (pas étonnant, depuis le temps !).
Stratification
En observant les courbes de température, je me
suis étonné de la très faible différence de température entre
le milieu et le haut de la cuve.
Est-ce une erreur de mesure ou
de positionnement de sonde ? pour répondre à cette question
j'ai
mesuré tous les 5cm la température depuis le bas de la cuve, un matin
avant la mise en route du système (l'eau était donc completement au
repos depuis la veille en fin d'après midi).
Voici la courbe :
On voit donc qu'à partir de 35 ou 40 cm du fond de la cuve la
température est quasiment constante jusqu'en haut.
Attention
: la cuve est dans mon cas un cube de 1m de côté. La courbe serait
certainement différente avec une cuve plus étroite et plus haute !
AMELIORATION DU SYSTEME :
DIMENSIONNEMENT
DE LA CUVE :
Le dimensionnement de la cuve est certainement un point important. Si
elle est de capacité faible, elle chauffe très rapidement et sa
chaleur est utilisable aussi rapidement. Mais son inertie est faible.
Au contraire, une cuve de forte capacité a une inertie importante,
mais elle chauffe beaucoup moins rapidement. Le problème ne se pose
pas l’été, mais l’hiver lorsque le besoin est le plus important : il
faut pouvoir tirer partie du moindre rayon de soleil !
J’ai donc complété mon système d'une seconde cuve de
1000 litres (mise en fonctionnement le 16 septembre 2012).
Cette seconde cuve est reliée à la cuve principale d’une part par le
haut de façon que si l’eau arrive en haut d’une cuve elle passe dans
l’autre automatiquement, et aussi par le bas via un second circulateur.
Ce circulateur permet de transférer l’eau de fond de la cuve
principale vers le
fond de
l’autre suivant un algorithme qui est le suivant : si la
température du milieu de la cuve principale est supérieure à un
paramètre (70° par exemple) et si la température du milieu de la
seconde cuve est inférieure à celle de la cuve principale (à un delta
près) alors on transfère l’eau du fond de la cuve principale vers celui
de la seconde cuve, ce qui a pour effet de faire passer l’eau du
haut de la cuve secondaire vers le haut de la cuve principale. De la
même façon, si le milieu de la cuve secondaire devient plus chaud que
le milieu de la cuve principale alors on fait la même chose : on fait
circuler l’eau du fond de la cuve principale vers le fond de la cuve
secondaire ce qui a pour conséquence de « pousser » l’eau chaude du
haut de la cuve secondaire vers le haut de la cuve principale.
De cette façon on garde la réactivité d’une cuve de petite capacité
(1000 litres) et l’inertie d’une grande cuve (2000 litres).
POMPE
AU LIEU DU CIRCULATEUR :
Le fonctionnement actuel, avec un « circulateur » est loin d’être
optimum. En effet, il suffit de regarder les courbes de fonctionnement
d’un circulateur pour voir que son rendement est médiocre dès que l’on
a une hauteur d’eau (en circuit ouvert) importante. Le
circulateur proposé par BySun est bien entendu dimensionné pour
l’installation : dans mon cas il s’agit du plus puissant pour pouvoir «
pousser » l’eau à 8 ou 9 mètres de hauteur. Mais même à cette
puissance, le débit est relativement faible : il faut en
effet environ 13 minutes pour remplir tous les collecteurs
(sachant que le débit au début est certainement plus fort au début qu’à la fin).
Lorsque le circulateur s’arrête, les 6 collecteurs se vident en 7
minutes.
Lors d’une journée pas ensoleillée, les capteurs montent tout de même
en température, mais l’énergie solaire n’étant pas suffisante ils
refroidissent au bout de quelques minutes et le système stoppe. Les
capteurs se vident puis se réchauffent rapidement (car les collecteurs
sont vides) et le système redémarre, etc…
L’idéal serait d’utiliser une pompe à courant continu que l’on
piloterait en PWM (Pulse Wave Modulation) : cela permettrait d’asservir
complètement la vitesse de la pompe pour maintenir une différence de
température relativement constante entre l’entrée et la sortie des
capteurs. L’autre avantage serait aussi la consommation électrique qui
serait bien inférieure à celle d’un circulateur. Mais il est difficile
de trouver une vraie pompe (à membrane) à un prix raisonnable. J’ai
essayé une pompe marine (12v – 20 litres/minute – Hauteur d’eau maxi :
10m) mais elle chauffe énormément et ne peut être utilisée à fond
pendant longtemps. Dommage !
VANNE MOTORISEE
Une autre idée d’amélioration, tout en conservant le circulateur
actuel, est de placer une vanne motorisée à retour automatique juste
après le
circulateur : cette vanne est commandée par le
système d’asservissement pour bloquer la vidange des collecteurs à
l’arrêt du circulateur. Ainsi,
lorsque l'écart de température entre les capteurs et l'eau de la cuve
devient trop faible, le circulateur s'arrete et la vanne bloque
l'auto-vidange. Si
au bout de 5 ou 10 minutes la température des capteurs n’a pas
suffisamment augmentée alors on débloque la vanne et le système
se
vidange normalement. Si le circulateur se remet naturellement en
fonctionnement, alors la vanne est aussitôt relachée évidemment !
On trouve facilement des électrovannes « inversée » (c'est-à-dire
qu’elle laisse passer
l’eau si elle n’est pas alimentée) à un prix
abordable (par exemple sur ebay il suffit de rechercher «
Electric Solenoid Valve Water N/O »). Mais il y a deux inconvénients :
la bobine est alimenté en permanence pendant le blocage et elle chauffe
énormément. De plus, lorsqu'elle est "ouverte" le passage du liquide
est nettement freiné. Donc, après un essai rapide non concluant, j'ai
opté pour une vanne motorisée avec un montage électrique spécifique. L'avantage
d'une vanne motorisée est que l'ouverture est totale en position
ouverte (donc pas de freinage), et qu'une fois en position ouverte ou
fermée elle ne consomme absolument aucun courant. Mais en cas de panne
de courant, il faut que la vanne s'ouvre pour permettre l'autovidange
du système. Les vannes motorisées à retour mécanique existent mais
coûtent relativement cher. J'ai donc opté (pour quelques euros) pour
une vanne 12v motorisée simple que j'ai associée à un relais
double inverseur et un gros condensateur. Lorsque le système
électronique commande la fermeture de la vanne, alors il alimente le
relais et le condensateur. La vanne se trouve alors alimenté dans un
sens et se ferme. Lorsque le système commande l'ouverture de la vanne
ou en cas de panne d'alimentation, il coupe simplement l'alimentation
du relais qui retombe alors dans la position initiale reliant la
vanne au condensateur en inversant les pôles. La vanne tourne alors
alors dans l'autre sens et s'ouvre. Pour que ce système fonctionne il
faut utiliser un condensateur de très grosse capacité (une fois chargé,
le condensateur doit être capable de faire au moins une manoeuvre et
demi à la vanne pour être certain de ne pas être embetté). Cette amélioration a été faite en novembre 2012. Elle fonctionne parfaitement depuis.
CONCLUSION de cette installtion :
Il faudra attendre l’année prochaine, après une année totale
d’utilisation, notamment en chauffage l’hiver en complément de la
chaudière fuel, pour avoir une vue complète du résultat. Mais les
quelques jours de fonctionnement observés jusqu’ici me rendent très
confiant pour la suite !
J’aimerais remercier particulièrement MIKE56 et Lefy de m’avoir permis
de visiter leur installation : cela a été important pour mon épouse et
moi-même avant de prendre notre décision.
Deuxième partie : Après plus d'un an ...
Bilan après plus d’une année de recul...
Depuis Mai 2012 (mois de
la mise en service de l’installation) et jusqu’à aujourd’hui (14
juillet 2013),
les différentes périodes climatiques ont été intéressantes pour faire
un bilan « pratique » de mon installation solaire.
Rappel sur l’installation :
Située près de Rennes
(35). Maison de 170m² habitable, orientation plein sud, 2 à 4 personnes, chauffage
fuel + solaire, ECS électrique + solaire, 6 panneaux solaires ATMO. Deux cuves
de 1000 litres fabrication Maison. Electronique de régulation, de relevé des
températures et de visualisation internet : fabrication maison.
Explication simplifiée :
les deux cuves sont installées de façon que la cuve N°2 (température T2) est
chauffée par la cuve N°1 (température T1) lorsque T1 > T2 et que T1
> 75°. La cuve N°2 réchauffe la cuve N°1 dès que T2 > T1. Ainsi on a la
réactivité d’une cuve de 1000 litres mais l’inertie d’une cuve de 2000 litres.
Réactivité des capteurs :
La première observation
que l’on peut faire est que les capteurs sont très réactifs dès que le soleil
se montre. La température monte très rapidement ce qui permet de tirer réellement
partie de courtes périodes d’ensoleillement. Que l’eau de la cuve soit à 30° ou
à 70°, le système se mettra en fonctionnement dès que le soleil brille ...
Intérêt de la seconde cuve :
La température dans la
cuve N°1 monte rapidement lorsque le soleil brille et que le ciel est bleu.
Mais elle est aussi refroidie par les échangeurs ECS et chauffage. Malgré tout,
elle est rarement passée en dessous des 30° l’hiver. J'admet que la seconde cuve, pendant
la période froide qu’on a connu en 2012/2013, n’a que peu d’intérêt.
En intersaison, (pas ou
plus de chauffage, mais les périodes d’ensoleillement sont relativement
courtes)
la seconde cuve permet d’être autonome au niveau ECS pendant plus
longtemps. Après
une bonne journée ensoleillée et si le chauffage est à l’arrêt,
l’autonomie ECS
est d’au moins 3 à 5 jours, ce qui permet de faire la jonction entre 2
périodes d’ensoleillement. Une seule cuve ne permettrait pas autant
d'autonomie.
En
été, cette seconde cuve n'a pas d'intéret car l'ensoleillement est
largement suffisant pour que la cuve principale reste à température
haute en permanence.
En
conclusion, je suis un peu mitigé sur l'intéret de cette seconde cuve :
en été, aucun intéret, en inter-saison : oui, et en hiver ... c'est à
voir après un hiver "normal"... pas comme cette saison 2012/2013 !
2014
: Je confirme que cette seconde cuve n'offre pas réellement d'intéret.
En plus, une fuite vient de se produire (un pli au niveau de l'arrete
d'un tube de la cage de protection). Du coup j'ai décidé de la retirer
pour revenir à l'installation initiale avec une seule cuve de 1000
litres.
Intérêt de l’installation pour l’ECS :
Mon installation me
permet d’avoir une eau 100% solaire pendant près de 6 mois de l’année. La météo
de Octobre 2012 à Juin 2013 a été la plus « pourrie » que j’ai jamais
connue : Bien que pénible à vivre elle a permis de tester le système dans
les conditions les moins bonnes. Avec une météo « normale », il est
certain que l’autonomie relative à l’ECS serait certainement bien plus longue. Pendant
cette période 100% solaire, le chauffe-eau électrique est strappé (j’ai modifié
l’installation pour pouvoir le faire). En dehors de cette période, le chauffe
eau électrique est en fonctionnement mais l’eau qui entre est d’abord
préchauffée par la cuve N°1 ce qui entraine probablement une substantielle économie.
Intérêt de l’installation pour le chauffage :
Avec la météo que l’on a
eu pendant la période de chauffe 2012/2013 l’installation ne suffit pas à elle
seule, c’est évident, surtout avec une installation de chauffage central
classique (radiateur acier demandant une température d’eau assez élevée). Mais
l’eau de retour des radiateurs étant préchauffée par la cuve N°1, j’ai pu
constater que la chaudière fuel se mettait en route moins souvent.
En fin de saison
hivernal, j’ai pu couper la chaudière, l’installation solaire étant suffisante.
Au final, nous avons
consommé cette année environ 40% de moins de fuel que l’année précédente, pour un meilleur confort, ce qui
est tout à fait satisfaisant compte tenu de la météo que l’on a subit.
Amélioration à apporter :
Installer un radiateur basse température (grande surface d’échange) dans la pièce
dans laquelle nous vivons le plus. (Réalisé en octobre 2013)
Points techniques :
L’isolation :
L’isolation de l’installation
est primordiale. Aussi bien au niveau des capteurs (isolation des raccords) qu’au
niveau cuves. Cela se voit nettement sur les courbes de température. Des
raccords bien isolés au niveau des capteurs permettent une montée en
température des capteurs plus rapide. Pour la cuve, la baisse naturelle de la
température de l’eau est d’autant moins rapide que la cuve est bien isolée, notamment le dessus.
J'ai
utilisé, au début, des chutes de polystyrene expansé pour isoler la
cuve, mais très vite je me suis aperçu que les panneaux se déformaient
et se rétractaient. Ils n'appréciaient sans doute pas les températures
assez élevées ! Je suppose aussi que ces modifications physiques
engendraient des dégagements de gazprobablement toxiques, j'ai donc
enlevé ces plaques.
La cuve est maintenant isolée par 15 à 20 cm de laine de verre et un
isolant mince multicouches "cousu" pour protéger le tout.
Auto-vidange :
Le principe de l’auto-vidange
classique des capteurs lorsque le système s’arrête est bien et mal : il
est bien lorsque le soir arrive ou que le soleil se cache pour une longue
période, mais il est mal en fonctionnement normal car il faut alors remplir de
nouveau toute l’installation à chaque remise en marche. Le réglage éventuel de
la vanne à l’entrée des capteurs n’est pas fonctionnel : il faudrait sans arrêt
la régler en fonction de la météo... ce qui est impossible à faire dans la
réalité.
L’amélioration que j’ai
apportée en réalisant une vanne motorisée à ouverture automatique lorsqu’elle n’est
plus alimentée permet d’éviter la vidange de l’installation tant que les
capteurs captent le soleil. Si le circulateur tourne, la vanne est ouverte.
Lorsque le circulateur s’arrete le système de régulation ferme la vanne et
surveille la température des capteurs : la vanne reste fermée tant que les
capteurs ont une température qui augmente (elle s’ouvre automatiquement lorsque
le circulateur se remet en route). Si la température des capteurs n’évolue plus
ou diminue sur une période de 10 minutes alors le régulateur ouvre la vanne et
l’auto-vidange s’effectue.
Le coût de cette
amélioration est dérisoire (une vanne motorisée simple, un relais et un très
gros condensateur) mais permet probablement, sans que je puisse le mesurer
vraiment, des économies d’électricité et un meilleur rendement global.
Température maxi de la cuve :
Plus la température de la
cuve est élevée et plus les pertes seront importantes, même sans échange via
les échangeurs ECS ou chauffage. Bien entendu une super-isolation de la cuve va
améliorer un peu les choses mais dans tous les cas inutile d’espérer garder la
cuve à 90° lorsque le système est à l’arrêt. Alors que l’on règle la
température maxi de la cuve à 80° ou à 95° la différence sera non significative
sur l’autonomie du système. Dans mon cas, j’ai mis une température maxi de la
cuve à 85°C : cette température est rarement atteinte en hiver car il y a
beaucoup moins d’ensoleillement et le circuit chauffage est en fonctionnement.
L’été cette température est atteinte quasiment tous les jours ...
Evaporation :
Lorsque la cuve a atteint
sa consigne maximale, le système s’arrête. Les capteurs se vident par gravité
(auto-vidange) et la température des bulbes des tubes montent alors à leur
température maximale.
Hélas, l’auto-vidange ne
permet pas d’éliminer toute l’eau des capteurs : il en reste encore pas
mal ! Cette eau se met alors à bouillir et génère de la vapeur. Si l’installation
est totalement étanche au niveau des capteurs, la pression va augmenter et
cette vapeur devra s’échapper par l’évent de la cuve, ce qui peut apporter de l’humidité
dans la pièce où se trouve la cuve. Dans mon cas j’ai dû réaliser un système
pour permettre à la vapeur de s’échapper directement par le haut de l’installation
(sur le toit). L’inconvénient est de devoir compenser cette évaporation en
remettant de l’eau régulièrement dans l’installation pour compléter le niveau.
Je pense que les
échangeurs pourraient être améliorés pour éviter que de l’eau reste dans les
capteurs. En effet, actuellement les entrées des échangeurs sont faites sur le
côté par un tube de diamètre important. On doit utiliser une réduction pour
connecter le circuit d’alimentation. Cette réduction est bien entendu centrée
par rapport au tube donc dans tous les cas de l’eau reste dans l’échangeur à
partir d’un niveau situé juste en dessous du milieu de la sortie la plus basse
de l’échangeur. Même avec une légère pente des capteurs lors de l’installation
on ne peut pas éviter cela. J’ai bien entendu réalisé l’installation comme préconisé,
en respectant une très légère pente, mais si je devais la refaire je ferais une
pente beaucoup plus importante quitte à perdre un peu en esthétique en mettant
les capteurs carrément de biais.
Conclusion après plus d'une année de fonctionnement :
Après plus d’un an de
fonctionnement et d’observation, je suis pleinement satisfait de mon
installation.
Et pourtant, pendant
cette première année de fonctionnement, la météo a été probablement la pire que
l’on pouvait redouter pour une installation solaire. Ma confiance est donc totale pour les années à
venir...
Conclusion après plus de deux années de fonctionnement :
Après plus de 2 ans de
fonctionnement je suis encore plus satisfait que l'an passé car l'hiver
2013/2014 a été plus "normal" que le précédent. J'ai installé comme
convenu un grand radiateur mural dans la pièce dans laquelle on vit le
plus, ce qui permet de tirer profit d'une eau de chauffage basse
température.
Bilan : une consommation d'environ 200 litres de fuel au lieu de plus
1000 litres habituellement. Sans compter les économies électriques
relatives aux chauffe-eaux !
Le système relatif à l'auto-vidange fonctionne toujours parfaitement.
La seule intervention que j'ai eu à faire concerne le système de clapet/soupape (voir partie "evaporation" plus haut) : Pour
rappel, le système précaunisé par BySUN consiste à mettre un clapet
anti-retour monté à l'envers pour que l'air puisse entrer lors de
l'auto-vidange. Le problème est qu'après l'auto-vidange l'eau qui reste
dans le fond des collecteurs se met à bouillir ce qui génère de la
vapeur qui ne peut alors sortir que par la cuve ... dans le sous-sol de
mon habitation (dans mon cas).
Pour éviter cela, j'avais réalisé un système
avec une boite de conserve dans laquelle un flotteur en liège sur
lequel j'avais collé un morceau de silicone obsturait le trou
d'évacuation lorsque l'eau entrait dans la boite mais permettait à
la vapeur de s'échapper. Ce système a bien fonctionné pendant quelques
temps, mais le liège s'est totalement déformé donc de l'eau sortait de
la boite par moment. De plus la boite à rapidement rouillée (logique vu
les conditions d'utilisation) et s'est percée. J'ai donc refait cela en
cuivre et avec un un autre procédé d'obturation : j'espère ne plus
avoir de problème maintenant.
Et après 10 ans de fonctionnement ...
Nous
voilà en 2022. 10 années de fonctionnement sans véritable problème.
Quelques améliorations logicielles, le remplacement d'un capteur de
température ... je pense avoir de la chance car je n'ai eu jusqu'ici
aucune casse de tubes (en tous les cas rien de visible). Peut-être
certains tubes sont-ils fêlés ? Je n’en sais rien, en tous les cas je
ne vois rien, il n’y a pas de fuite et l’installation chauffe toujours
autant (lorsqu’il y a du soleil car cet hiver 2021-2022 on n’est pas
gâté !) . Le rendement est sans doute inférieur à celui du début car
les réflecteurs ne servent plus à grand-chose. Les tubes sont sales en
dessous, mais le dessus est très propre … donc j’ai décidé de ne pas y
toucher. Au début je les nettoyais de temps en temps mais c’est long et
fastidieux ! J’avais bricolé un outil à partir d’un morceau de tube PVC
d’un diamètre supérieur à celui d’un tube de capteur. Le morceau de PVC
était coupé pour qu’il puisse s’emboiter facilement sur un tube et
coulisser sur celui-ci. J’avais enfilé un gant de toilette sur le PVC
et fixé le tout à une perche qui permettait de faire coulisser l’outil
d’une main sur toute la longueur du tube, l’autre main tenant le jet
d’eau. C’était efficace mais vu le nombre de tubes … j’ai jeté l’éponge
(ou plutôt le gant de toilette 😊).
Concernant
l'évaporation l'été, mon système de cheminée en tube cuivre sur le
circuit d'alimentation en haut des capteurs fonctionne toujours très
bien. Pour économiser l'eau, j'ai mis un hystérésis important au niveau
de l'asservissement de la température de la cuve l'été. En effet, la
cuve chauffe tellement rapidement qu'il n'est pas nécessaire de la
maintenir à 85° ! J'applique donc un hystérésis de 25° : Lorsque la
cuve atteint 60° le système se remet en chauffe jusqu'à atteindre 85°.
De cette façon, l'été, le système ne se met en route que tous les 2 ou
3 jours. Il y a évaporation le 1er jour d'arrêt puis rien avant la
prochaine remise en route. On économise ainsi pas mal d'eau et aussi de
l'électricité (le circulateur tourne moins souvent). L'hiver, par
contre, je réduis l'hystérésis.
Je suis donc toujours très satisfait de mon installation, mais à lire
le forum consacré aux anciennes installations ATMO, j'ai bien peur que
l'avenir ne s'obscurcisse et que des fuites apparaissent au niveau des
collecteurs. Je croise les doigts !
