SOLAIRE THERMIQUE

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4.3.3. Quelques exemples de systèmes diffusés en Europe
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Le livre "Solar Heating Systems for Houses" présente les résultats des travaux de la tâche 26 "Solar combisystems" du programme "Solar Heating and Cooling" de l'Agence Internationale de l'Energie

Un certain nombre de schémas hydrauliques de systèmes dits "génériques" sont présentés plus loin. Pour faciliter la lecture, un certain nombre de conventions ont été adoptées :

- symboles selon norme ISO 4067/1
- code de couleur pour différencier les fluides
- séparation en trois colonnes : à gauche, les sources d'énergie (solaire et appoint), à droite, les charges (eau chaude sanitaire, circuit(s) de chauffage), au milieu la partie hydraulique avec stockage, transfert, distribution régulation
- de haut en bas, températures décroissantes.

Dans les schémas, les régulations sont représentées par des boîtes qui agissent sur certains composants, en fonction de mesure de températures réalisées en différents points du circuit. Il est toujours préférable d'avoir une régulation globale qui supervise l'ensemble des composants, plutôt que des régulateurs séparés ne communicant pas entre eux.

N°2 : Echangeur de chaleur entre la boucle capteurs et la boucle chauffage

Particularités :

- pas de stockage pour le chauffage
- installé souvent dans des maisons existantes déjà équipés de chaudière et radiateurs. L'échangeur solaire pour le chauffage est simplement intégré sur le retour du circuit chauffage

N°4 : Ballon eau chaude sanitaire utilisé comme tampon pour le chauffage

Particularités :

- le circuit chauffage prélève l'énergie solaire dans le réservoir ECS grâce à un échangeur immergé
- le ballon comporte trois échangeurs
- deux échangeurs en série entre les capteurs et les radiateurs

N°5 : Ballon eau chaude sanitaire utilisé comme tampon pour le chauffage, système vidangeable

Particularités :

- les surfaces de capteurs installées et les volumes de stockage sont de petites dimensions
- transfert de chaleur à l'eau chaude sanitaire par échangeur manteau
- cet échangeur joue également le rôle de réservoir lors de la vidange des capteurs
- brûleur gaz à condensation intégré dans le stockage

N°7 : Ballon de stockage pour le chauffage avec échangeur intégré pour l'eau chaude sanitaire

Particularités :

- brûleur intégré dans le stockage
- sur le schéma est représenté un bouclage ECS (non systématique)

N°9 : Réservoir eau chaude sanitaire dans le ballon de stockage chauffage

Particularités : "

- le ballon d'eau chaude sanitaire à une forme particulière, en "champignon", pour permettre le préchauffage de l'eau chaude sanitaire par l'énergie solaire en partie basse.
- le circuit primaire comporte une vanne trois voies qui n'envoie le fluide caloporteur dans l'échangeur du ballon que lorsque sa température est suffisante


N°11 : Ballon de stockage pour le chauffage avec échangeur(s) intégré(s) pour l'eau chaude sanitaire et chaudière d'appoint extérieure

Particularités :

- en général, un chaudière à bois bûche est utilisée en appoint, et le réservoir de stockage fait office de tampon thermique pour cette chaudière bois.
- une épingle électrique est intégrée dans le réservoir de stockage, et permet d'arrêter complètement l'appoint bois en été
- sur le schéma est représentée en pointillé l'option avec chaudière modulante (fuel ou gaz), qui ne chauffe que la partie haute du réservoir
- un échangeur optionnel permet le préchauffage de l'eau chaude sanitaire en partie basse du ballon

N°13 : Deux stockages (série)

Particularités :

- en général, un chaudière à bois bûche est utilisée en appoint, et le réservoir de stockage fait office de tampon thermique pour cette chaudière bois.
- ici, l'échangeur de la boucle solaire est un échangeur à plaques externe. Il nécessite un deuxième circulateur
- le ballon d'eau chaude sanitaire est réchauffé à partir du ballon de stockage chauffage principal (d'où le qualificatif "série")

N°14 : Deux stockages (parallèle)

Particularités :

- ici, les deux ballons chauffage et eau chaude sanitaire sont préchauffé tous les deux par la boucle solaire
- l'appoint pour l'eau chaude sanitaire est apporté en partie haute du ballon
- les émetteurs de chaleur sont alimentés soit par le réservoir solaire, soit par l'appoint


N°15 : Deux dispositifs de stratification dans le ballon de stockage chauffage, avec échangeur externe pour la production d'eau chaude sanitaire

Particularités :
- stratification pour la charge solaire du ballon et la décharge chauffage
- brûleur gaz à condensation intégré dans le stockage
- eau chaude produite en instantané dans un échangeur à plaques : le débit de la pompe primaire est ajusté pour maintenir constante la température de départ de l'eau chaude quel que soit le débit soutiré. Un limiteur thermostatique de température pour l'eau chaude est inutile - tous les circulateurs sont à débit variable
- une seule régulation pilote l'ensemble du système

N°17 : Réservoir à pression atmosphérique avec trois échangeurs

Particularités :

- le réservoir (en matière plastique) est rempli d'eau morte, qui ne circule dans aucun circuit
- système à stratification sur la boucle primaire solaire
- eau chaude produite en instantané dans un échangeur instantané intégré. Sa géométrie particulière permet le préchauffage de l'eau chaude


N°19 : Production de chaleur centralisée, besoins répartis sur plusieurs logements, stockage stratifié

Particularités :

- ce système est un exemple de réseau de chaleur à base solaire
- stratification pour la charge solaire du ballon et la décharge chauffage
- le réseau de distribution alimente chaque unité de logement qui comporte plancher chauffant (ou radiateurs basse température) et un ballon d'eau chaude sanitaire individuel
- ces ballons sont réchauffés une fois par jour par le réseau de distribution dont la température est alors augmentée par la régulation, par l'intermédiaire d'un échangeur à plaques.
- en dehors de ces plages horaires de préparation d'eau chaude, la température de distribution est maintenue à un niveau inférieur compatible avec les valeurs demandée par les réseaux de chauffage, ce qui permet de diminuer les pertes thermiques.

 

Thomas Letz - INES Education - Savoie Technolac - BP258 - F73375 Le Bourget du Lac -Novembre 2007

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