Amélioration Captage à travers Panneau Solaire

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Vincent Sch
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Amélioration Captage à travers Panneau Solaire

Message par Vincent Sch » 14 avr. 2015, 22:31

Salut à tous

Sur demande de Christian, j'ouvre un nouveau topic sur une autre façon de régénérer le captage

J'ai profité des avantages fiscaux engendrés en 2010 par l'installation d'un ensemble préparateur d'eau chaude sanitaire.
J'ai rédigé un véritable cahier des charges pour consulter toutes les entreprises sur un large périmètre de l'est de la France.
Je recherchais une entreprise capable de m'installer un ensemble de préparation solaire (ballon, capteur, circulateur et gestionnaire solaire, avec la particularité de rajouter une vanne 3 voie et un échangeur sur mon circuit de captage.
J'ai consulté une 20 aine d'entreprises. Trois m'ont rappelés, un pour me dire qu'il n'avait pas reçu le dossier , une autre s'est déplacé mais lorsque je lui ai expliqué ce que je souhaitais, il s'est désisté au bout de 5 minutes et enfin, une seule et unique société Alsacienne a bien voulu me faire une proposition.

Voilà un peu le matériel de préparation solaire.

- Un ensemble de 4 panneaux solaires Topson d'un Kit solaire Wolf : ensemble de 9,2m2 de surface (entièrement cuivre)
Liquide caloporteur -35°C , vase d'expension Tube inox le tout pour 4198 Euros HT
- Un ballon solaire Vario System Technik GMBH 300litres pour 1392 Euros HT ( le tout accouplé à un cumuls existant ; lui aussi de 300 litres
- Tubes inox, flexibles, raccords, 10ml pour raccordement sur une colonne montante et descendante en cuivre pour 268 Euros HT
- Conduites cuivres pour toutes les liaisons pour 600 Euros HT
- Pompe de circulation pour 130 euros HT
- Thermostat Siemens de ma fourniture mais monté et cablé par l'entreprise pour 64 Euros HT
- Relayage, câblage pour un cout de 100 Euros
- Echangeur à plaque titanes pour 947 Euros HT
- L'habituel poste petite fourniture pour 500 Euros HT
- Montage de l'ensemble mise en service pour 2940 Euros HT
- Ils ont tenue a faire une brasure de toute la colone montante que moi j'avais assemblé à l'étain. Cout 100 Euros
Total 11266 Euros HT

C'est peut être cher mais tout compte fait, vu tout ce qu'ils ont réalisé et la qualité du travail, je trouve cela pas excessif

30% de défalqué sur la note des impôts

Et comme il était le seul, je n'avais aucun autre choix possible. De plus il était passionné et souhaitais que j'équipe l'installation d'une flopée de capteur le tout raccordé à un enregistreur pour voir les retours sur la régénération. :D

J'ai opté de suite pour une surface importante de captage. A l'origine, pour la préparation de l'ECS la moitié est suffisante. Mais vu que le travail est pratiquement le même pour 2 ou 4 panneaux, j'opte pour 4 panneaux

L'installation me fournit facilement 75% de mes besoins eau chaude sanitaire. (Relevés fait depuis 2010). Je suis autonome à 100% dès avril et cela jusqu'a octobre. Chose importante, pour bénéficier au maximum du solaire, il faut réduire considérablement la température de consigne du cumulus pour avoir un débit important d'eau chaude. Comme j'ai pratiquement 600litres d'eau chaude à environ 50°C, il faut un maximum de débit. Je veux dire qu'il n'est pas intéressant de monter l'eau à 80°C pour après le mélanger avec de l'eau froide lors de l'utilisation.
Je n'ai pas de soucis de bactéries et autres méchancetés puisqu'en moyenne tous les 15jours le soleil me monte l'eau à plus de 80°C dans le préparateur.
Donc première économie d'énergie primaire coté eau chaude sanitaire

Les systèmes solaires présentent l'inconvénient d'avoir a gérer des problèmes de surchauffe. Dans mon cas, aucun souci, même avec 2 fois plus de surface de captage que nécessaire, et même lorsque le préparateur a atteint une température de 85°C (maxi que je me suis fixé. Au début je montais même à 95°C) plus de soucis. Le flux solaire est ensuite envoyé directement dans le réseau de captage. Je peux faire comme je veux, impossible de dépasser les 20°C sur le retour de captage. Même au plus fort de l'été, le capteur n'arrive pas à dépasser les 20°C

Donc avec juste deux circulateurs, (celui du système solaire) (celui du captage) je régénère rapidement le captage.

Si le capteur solaire n'arrive pas à faire monter l'eau chaude sanitaire jusqu'au 85°C , même dans ces cas la, je décide arbitrairement qu'à partir de 16H, je n'aurai plus assez de flux solaire pour monter l'eau chaude sanitaire au dessus de la température qu'elle a atteinte. Je décide donc de basculer le reste du flux solaire vers la nappe capteur PAC.
Avec ce système très trivial, je gagne en mars 1°C entre le 1er mars et le 31mars sur l'eau de captage alors que je suis encore en phase de puisage avec la PAC. Je n'ai pas fait de calcul sur le COP de la PAC mais je pense que même ne serai ce que 1°C sur le captage, représente un apport non négligeable coté pompe à chaleur.
En avril la montée est de l'ordre de 5,1°C sur le captage.
En mai le captage a atteint 11°C (comme si je travaillais sur une nappe phréatique)
En aout le captage flirte avec les 20°C mais impossible de monter plus haut. (Pourquoi cette limite)???
En octobre, début de la période de chauffe, le captage est à 16°C
Fin novembre, je suis à un peu plus de 10°C sur le captage.
Fin décembre je tombe à 6°C
Fin janvier captage à 5°C
Fin février captage à 4°C

J'envisage d'optimiser ce système et je pense qu'on peut faire beaucoup mieux encore en supprimant le basculement sur régénération à partir de 16H. Je veux essayer de trouver une équation qui relie le flux solaire théorique en fonction de la date et la température du ballon pour trouver le moment ou je ne pourrai plus "recharger" plus le ballon ECS et ou il sera tout à fait possible d'utiliser le flux solaire restant pour régénérer le sol. Cela marche d'autant mieux que le captage est froid. Et en hiver quand il fait très froid chez nous, ben le soleil est aussi présent. :D C'est parfait, la PAC fonctionne à fond et le capteur solaire restitue un maximum de calories au système. :D

Ajouter à cela les apports solaires sur de larges baies vitrées, plus un grand débord de toit qui, au contraire, crée une ombre lorsque le soleil est au zenith dans les mois chaud, ben cela crée une ambiance de température constante de 19°C été comme hivers sans besoin d'utilisation de la fonction clim de la PAC (A mon humble avis, une grosse aberration ce truc la. Il n'y a que EDF qui se frotte les mains :lol: )

Voila :wink:
Si vous avez des idées sur l'équation qui pourrait relier la position du soleil, le flux solaire, la température possible dans le ballon. Je suis preneur. :wink:

A plus

Vincent

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Re: Amélioration Captage à travers Panneau Solaire

Message par CKL » 15 avr. 2015, 09:20

Salut Vincent,

Comme souligné dans mon post précédent, c'est une excellente présentation claire/net/précise.

L'investissement est assez conséquent, mais la réalisation et le principe sont vraiment top!

Au niveau équation reliant la position du soleil, le flux solaire, la température possible dans le ballon, date, .... il faut y aller de façon empirique.
Si je devais ma lancer dans une telle réalisation, je partirais certainement sur une réalisation à base d'arduino Uno
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno
Je ne sais pas si tu connais, mais l'environnement micro-contrôleur est d'une approche assez simple.
Il faut avoir quelques notions basique en langage de programmation, mais une telle démarche permettrait d'y aller à tâtons.

C'est juste une idée

Amicalement

Christian
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Vincent Sch
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Re: Amélioration Captage à travers Panneau Solaire

Message par Vincent Sch » 15 avr. 2015, 13:46

Bonjour à tous

Merci Christian pour ton aide, je me sens moins seul. :D Les microcontrôleurs, ça remonte à loin pour moi, j’ai pratiqué mais il y a trop longtemps. Je ne sais pas si j’ai encore la capacité pour programmer ce genre de produit. Pourtant ça doit être un produit qui pourrait parfaitement convenir. Si c’était une programmation dans des langages du type Pascal, Visual basic, Cobol pourquoi pas. (Mais l’assembleur, c’est bien loin tout cela)

Je pensais partir sur un Zélio Logic de chez Schneider qui est un module programmable à peu près identique mais certainement plus cher que le microcontrôleur que tu proposes.

Ou encore sur son équivalent chez Crouzet le Millénium 3.

(Bon, faut quand même envisager un budget de 400 euros minimum et sans les convertisseurs de signaux analogiques) :(

Les logiciels de programmation sont téléchargeables et la programmation peut se faire par Grafcet voir d’autres langages. C’est très visuel et le logiciel est bien développé, permettant même de réaliser des simulations de programme.
Je ne connais pas assez bien les microcontrôleurs dont tu parles et je ne sais pas s’il y a des facilités pour programmer ce matériel via un PC. Faut également que je regarde les signaux analogiques acceptés par ce matériel. Est-ce qu’on peut raccorder directement une PT100 dessus ?
J’ai une circuit sur bakélite tout prêt pour un capteur de flux solaire avec sortie analogique 0-10V. J’ai acheté le matériel sur un forum solaire mais je n’ai pas encore eu le temps de le monter. Je ne suis pas certain de vouloir l’utiliser. La luminosité peut changer tellement rapidement (un nuage passe et hop on bascule le flux vers la nappe : à mon avis pas la bonne solution)


Si j’utilise un capteur de flux lumineux je suivrai la logique suivante :
Flux lumineux dépasse un certain seuil fonction de la température du ballon -> Je peux produire de l’eau chaude pour le ballon. Je mets la vanne 3 voie en position charge ECS

Flux lumineux tombe en dessous d’un certain seuil -> Je bascule l’eau des capteurs solaire vers la nappe de la PAC.
Pas bon, puisque j’aurai mis un temps certain pour atteindre, disons voir, 50°C. Le nuage passe et diminue le flux et hop toute cette eau va basculer vers la nappe. Le nuage une fois passé, je repartirai d’un niveau de température dans les capteurs solaires de l’ordre de 10°C.(Température voisine du capteur nappe et non pas des 55°C température de l’eau dans le ballon) Je dois à nouveau recommencer à remonter en température cette eau pour espérer transférer les calories vers l’ECS.

J’aurai attendu un peu que le nuage passe et j’aurai continué de chauffer mon eau à 50°C pour la passer à 70°C pour recharger mon ECS.

J’ai bien peur qu’avec un capteur de flux, même temporisé, je n’arriverai plus à charger mon ECS mais par contre ma nappe va elle très vite se retrouver à 20°C.

Et quid des poussières, salissures, crottes de pigeons qui risquent de rapidement perturber la mesure du capteur de flux lumineux qui doit être monté sur le toit à côté des capteurs solaire pour « voir » ce que reçoivent les capteurs solaire.
J’abandonne cette voie là pour m’orienter vers un truc plus « théorique » et peut être plus simple.



Donc, il me faut trouver cet algorithme qui me dit qu’en théorie je peux avoir tel flux solaire a telle longitude et latitude (position de ma maison) pour tel angle de position des capteurs solaire à telle date et heure. Et en fonction du flux théorique possible, et de la température du ballon ECS, je devrai pouvoir en déduire si oui ou non, je peux encore théoriquement engranger des calories coté ECS ou si ce n’est plus la peine d’attendre, je ne pourrai plus avoir assez de flux solaire pour encore monter l’ECS en température et qu’il est grand temps de passer au mode régénération du capteur de la PAC.
Je vais quand même essayer d’en savoir plus sur les microcontrôleurs. J’espère qu’ils sont moins onéreux que les Millénium ou Crouzet bien que ces derniers possèdent une interface d’affichage qui permet de mieux suivre certaines grandeurs physiques

Voilà le genre de didacticiel qui m’a permis de très facilement reprendre pied dans le monde de la programmation de ces microcontrôleurs.
http://www.apper-solaire.org/Pages/Prog ... se%202.pdf

Ici la fonction horloge astronomique chez Crouzet qui donne l’heure de levée et de couché du soleil en fonction de la position de la maison. (Latitude, longitude et fuseau horaire) Pas mal, non , pour s’en servir comme base de travail pour mon application ?
http://sitelec.org/cours/abati/millenium/millenium.htm

Admettons que je rajoute un paramètre «angle d’inclinaison du soleil par rapport au capteur solaire » Paramètre disons fixe pour chaque mois de l’année. Ce paramètre je pourrai l’approximer par tâtonnement en fonction des résultats obtenus. Disons que ce paramètre multiplié par une autre constante, variable également pour chaque mois, me donnera le flux théorique possible pour chaque jours.

Ce flux doit être comparé à la température instantanée dans le ballon et si le résultat de la comparaison me dit, pas la peine d’espérer mieux, alors je passe de suite en régénération du sol.

Autre chose, je décide que les 3 premières heures de levée du soleil ne génèrent pas un flux suffisant pour l’ECS mais que cette période sera utilisée pour régénérer le sol idem pour les 4 dernières heures avant le coucher du soleil
Avec cela, j’approxime déjà pas mal la période de régénération du capteur sans pour autant priver la production d’ECS. Non ?

Qu’en penses-tu ?

A plus

Vincent

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Re: Amélioration Captage à travers Panneau Solaire

Message par CKL » 15 avr. 2015, 14:42

Difficile de te conseiller sur les paramètres à utiliser, et l'algorithme à mettre en place reliant tout cela.
Faut y aller de façon empirique

Je veux juste revenir sur Arduino.
Tu te trompes, ce n'est pas de l'assembleur, c'est un langage très haut niveau, avec une approche très simple, et vraiment dédié à des gens qui n'ont pas beaucoup de notions en informatique.
Le langage est du C, mais avec énormément de librairie, ce qui te permets de quasiment tout faire

Prends toi le temps de regarder sur le net, et tu verras que ce truc fait un malheur ;-)

Pour un kit complet pour commencer à te faire la main, c'est aux alentours de 30 €

http://www.ebay.fr/itm/UNO-R3-Starter-K ... 3a88bbd316
ERIX 171 qui correspond à 2 modules ERIX 101, captage horizontal avec 2 collecteurs 14 voies. Fonctionne depuis 1998 !!
La seule véritable erreur est celle dont on ne retire aucun enseignement

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Re: Amélioration Captage à travers Panneau Solaire

Message par Vincent Sch » 16 avr. 2015, 11:45

Bonjour à tous,

Christian, ne m’en veut pas, :? mais j’ai essayé de lire quelques articles sur les produits Arduino. Cela semble drôlement sympa et très flexible d’utilisation mais j’avoue ne pas avoir été assez assidu lors des cours sur le langage C.

Le hasard faisant bien les choses, je viens de trouver un automate Crouzet Millénium 3 XD26 pour 88 euros frais de port compris sur le coincoin. J’ai sauté sur l’occasion.

Le fait qu’il existe une fonction toute faite qui te donne l’heure de levée et de coucher du soleil en fonction de la latitude, longitude de la position maison, a fait balancer ma décision dans ce sens. :)

J’ai , par le passé, déjà programmé ce genre d’automate. Je pense pouvoir avoir quelques longueurs d’avance par rapport à un « départ » avec un Arduino. Quoique celui-ci accepte pas mal de capteurs sans avoir a réaliser des platines compexes de conversion des signaux.

Mon avis, est que le « système » Arduino est bien pour faire du prototypage mais faut quand même être balaise en programmation C puisque tout doit être inventé.( Je n’ai pas trouvé les bibliothèques d’applications mais j’ai certainement pas assez cherché) L’avantage du Millénium c’est qu’il possède plein de fonctions préprogrammées qui facilitent grandement le travail. Je trouve le Crouzet plus « renforcé » par rapport à la carte Arduino qui risque de souffrir dans un environnement sévère que pourrait être une cave humide, non ?

L’autre avantage, c’est que ce matériel est presque devenu un classique dans le domaine des applications des autoconstructeurs de système de chauffage solaire. La encore, je pourrai partir sur des exemples de programmes existant et mis à disposition par ce forum.

Bon, pour l’instant, je « sens » que l’horloge astronomique va me servir dans la construction de mon programme de régénération de mon capteur sol mais je pense comme toi que je vais devoir y aller de façon empirique.
Mes relevés de température PAC ERIX + Capteur solaire sur les 5 dernières années vont m’être bien utile pour déterminer les températures maximum possible dans le ballon préparateur ECS.


Pour l’instant la colonne dorsale du programme est :

Si TECS < TESCMax du mois : Je peux encore charger mon ECS. Je créerai un tableau avec la valeur de température maximum obtenue pour chaque mois
Alors
Si Heureactuelle > Heure levée soleil + 3 heures
et Heureactuelle < Heure couchée – 4 heures : Je suis dans la plage horaire ou j’ai un maximum d’apports solaires. Avant et après, pas la peine, je passe direct en mode régénération
Alors
Si TECSMax du mois – TECS< 15°C ET Heureactuelle < Heure couchée – 8 heures :
Données empirique que j’approximerai par itérations successives. Je me dis que la je suis pas loin d’avoir atteint le maximum et vu l’heure, je ai quelques petites chances d’atteindre la valeur Max du mois. Je reste en mode production ECS

Alors Mode production ECS
Sinon
Si TECSMax du mois – TECS< 10°C ET Heureactuelle < Heure couchée – 7 heures :
Alors Mode production ECS
Sinon
Si TECSMax du mois – TECS< 5°C ET Heureactuelle < Heure couchée – 5 heures :
Alors Mode production ECS


Sinon Mode régénération capteur : Phase ou je bascule la vanne 3 voies sur mode régénération


Voilà mon idée très simpliste. Les paramètres empiriques au niveau de l’heure intègrent les caractéristiques de mon installation. A savoir l’orientation des capteurs solaires, leur inclinaison, ….

Les données que j’ai dispo sont : Température max pour chaque mois sur les 5 dernières années.
L’heure de levée du soleil : Fourni par la fonction horloge astronomique intégrée à l’automate
L’heure de coucher du soleil : Fourni par la fonction horloge astronomique intégrée à l’automate
L’heure actuelle : Fourni par l’horloge de l’automate

Qu’en pensez-vous ?

Un œil critique externe pourra certainement voir des choses que moi, les yeux dans le guidon, je ne vois pas. :)

L’automate pourrait peut être également me servir pour mieux piloter ma PAC.

Mes relevés de fonctionnement de la PAC me permettent également de savoir combien d’heure en moyenne la PAC fonctionne par jour et cela en fonction de la date.

J’ai dans l’idée de piloter la PAC en favorisant le fonctionnement en heures creuses. L’idée est de travailler sur l’inertie du plancher chauffant et de la maison. Donc d’obliger la PAC à l’arrêt quelques heures avant la période heures creuses. (L’idée est de laisser descendre d’un demi degré voir 1°C la température d’ensemble de la maison, puis, une fois arrivée en période heures creuse, autoriser la marche de la PAC de telle sorte qu’elle va travailler surtout dans cette période la. J’envisage de complètement fermer le circuit chambre à coucher et , au contraire de toute logique, augmenter la consigne pendant les heures creuses pour essayer de faire tourner la PAC au maximum et « stocker « les calories dans la dalle et dans les murs de la maison. Le matin, la maison sera peut être un peu chaude mais les déperditions thermiques de la maison ramèneront la température à une température de consigne normale pour laisser fonctionner la PAC sur cette valeur pour le reste de la journée. Et le cycle recommencera ainsi de suite.

La grosse difficulté est de donner deux consignes différentes à la carte électronique de Solterm. Quelle serait l’élément à rajouter en parallèle de la sonde d’ambiance Solterm pour décaller la consigne de disons 1°C ? :?: :roll:

Vous en pensez quoi de ce mode de fonctionnement ?

A plus

Vincent

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