L'écologie les pieds sur terre

Ouf! Presque 2 ans que le site était fermé! Après une mise à jour malheureuse, le site ne fonctionnait plus et je n'avais ni les connaissances ni le temps de le remettre en place!

Le revoici donc en ligne, avec aucune perte de contenue!

Je vais donc enfin pouvoir vous donner des nouvelles sur les panneaux solaires, le vermicompostage, et mes autres initiatives écologiques...

Comme vous avez pu le remarquer, l'installation fonctionne déjà à merveille. L'énergie récupérée quand il fait soleil est vraiment grande. Sauf que les jours où il fait gris, elle est vraiment minime.

L'installation

Revenons un peu sur le principe de mon installation.

Je possède 3 réservoirs de 60 gallons (227L). Un chauffé par leur solaire, qui alimente 2 autres ballons en série chauffé électriquement. Un système de circulation permet de déplacer l'eau des réservoirs électriques vers le réservoir "solaire" quand ce dernier est plus chaud.

Quand les ballons électriques sont réglés à 50 degrés, il faut donc que la réserve d'eau chauffé par le soleil monte à 50 degrés afin que l'eau se mette à circuler.

Quel est l?intérêt?

L'échange de chaleur entre le glycol chauffé par le soleil, et l'eau présente dans le réservoir est d'autant plus grande que la différence de température est important. Par exemple, il sera plus efficace de chauffer de l'eau qui est à 10 degrés avec du glycol à 30, que de l'eau qui est à 30 degrés avec du glycol à 40.

Ainsi donc, quand la température de l'eau du réservoir solaire est supérieure à la température des hautes réservoir, afin de retirer un maximum d'énergie du glycol, il est préférable de remplacer cette eau par une eau plus froid, et donc de faire circuler l'eau entre les 3 réservoirs. L'eau plus chaude du réservoir solaire se retrouve alors dans les réservoirs électriques, et l'eau plus froide des réservoirs électriques se retrouve alors dans le réservoir solaire. La différence de température entre le glycol et l'eau augmente, et la récupération d'énergie aussi.

Exemple

Sur le graphique ci-dessous, vous avez un exemple de ce fonctionnement. La température des réservoirs électriques est de 42 degrés en haut du réservoir, et 40 en bas du réservoir. La température des capteurs, en bleu, varie en fonction de la température de retour du glygol et de l'ensoleillement. Les courbes en noir et gris en bas représentent respectivement l'activité de la pompe de circulation du glycol, et de la pompe de circulation entre les réservoirs. La température dans le réservoir solaire est de 38 degrés au début de l'exemple, monte à 50 degrés, et est de 48 degrés à la fin de l'exemple.

Au moment où l'eau du réservoir solaire atteins les 50 degrés, elle est alors 10 degrés plus chaude que l'eau dans les réservoirs électrique. Il est donc intéressant de la faire circuler pour chauffer de l'eau plus froid. C'est ce qui se passe au milieu du graphique.

Lors des longues journées d'été, la pompe de circulation se déclenche plus tôt, ce qui permet de récupérer encore plus de chaleur.

De plus, il faut savoir qu'il y a une perte de chaleur dans les réservoirs. En effet, l'isolation n'étant pas parfaite, l'eau perd de sa chaleur petit à petit au fil des heures. Le thermostat des réservoirs électriques déclenche alors le chauffage pour la maintenir à température.

Sur l'image ci dessous, on voit que la température de l'eau baisse d'environ 6 degrés en un peu plus que 6h. Pour simplifier les calculs, comptez juste que vous perdez 1 degré par heure.

 

Optimisation

Comme vous l'aurez compris, plus l'eau dans les ballons électrique est froide, plus vite la pompe de circulation va se mettre en route, et plus l'énergie récupérée sera important. Sauf qu'évidemment, c'est cette eau là qui est utilisée dans la maison. Donc elle ne peut pas être froide.

L'idée est donc d'analyser les besoins en haut chaude du foyer, de les ajuster éventuellement, et de régler des périodes de chauffage pour l'eau.

Habituellement, les gens dorment la nuit et travaillent à l?extérieur dans la journée. Or pendant toute cette période, les réservoirs électrique vous travailler pour maintenant l'eau à la bonne température. Sachant que cela représente les 2/3 d'une journée, on pourrait dire que les 2/3 de l'énergie utilisée pour cela est gaspillée.

Les besoins en eau chaude se concentre donc au réveil, et en fin de journée. Le plus gros besoin étant au moment des douches. Sachant que la période de chauffe pour le solaire se trouve dans la journée, il est donc plus intéressant de déplacer les périodes utilisant beaucoup d'eau chaude en fin de journée afin de profiter éventuellement de l'ensoleillement.

Première optimisation: Les douches seront donc prise le soir.

Après la période de douche, et jusqu'aux douches suivante, les besoins en eau chaude sont réduits, tant en volume qu'en température. Il n'est donc pas nécessaire de maintenir l'eau à une température de 50 degrés pendant toute cette période. Avec une perde de 1 degré par heure, si l'eau est à 50 degrés le soir, elle est encore à 40 degrés le matin, sans avoir eu besoin de la chauffer. Ce qui est bien assez pour la toilette matinale.

Deuxieme optimisation: Ne pas maintenir l'eau à 50 degrés entre les période d'utilisation.

Comment y arriver

Afin de ne pas chauffer l'eau inutilement quand personne ne s'en sert, des relais on été placé sur chacun des réservoirs d'eau chaude. Un micro-contrôleur relié à une horloge externe secourue (composant électronique qui conserve l'heure même en cas de panne de courant) commande ces relais. L'activation des relais se base sur l'heure ainsi que sur la température des réservoirs afin de réguler cette dernière au mieux (augmentation du confort, réduction de la consommation électrique).

Résultat, l'eau est chauffé seulement à partir de 17h, afin de s'assurer qu'elle aura atteint la température de 50 degrés au moment des douches. Si pendant la journée l?ensoleillement a été suffisant, l'eau sera déjà à cette température et aucun chauffage ne sera nécessaire. Or si on avait commencé à la chauffé dès le matin, on aurait dépenser de l'énergie pour la maintenir à 50 degrés, température qu'elle aurait de toute façon atteinte le soir grâce au soleil. Ceci permet encore une fois de maximiser l'apport en énergie solaire.

Voici donc le résultat sur une période de 24 h. (Cliquez pour agrandir)

 
L'eau initialement à 46 degrés (température réglée à 44 pour les réservoirs électriques, mais gros apport solaire la veille) à perdu de l'énergie pendant toute la nuit et une partie de la journée pour atteindre la température de 41 degrés en fin d'après midi. Cette température est suffisante pour l'utilisation faite dans la journée. Aucun apport d'énergie électrique n'a était fait pendant cette période (économies). Vers 15h30, la température du réservoir solaire est devenue 10 degrés plus grand que les autres réservoirs. L'eau a donc commencée à circuler entre les réservoirs. Malheureusement le soleil c'est alors couché et cette période n'a pas été bien longue.

Ensuite, à 17h, le micro-contrôleur a commencé à commander le chauffage de l'eau afin de d'assurer une température de 44 degrés pour les douches.

Résultat, le chauffage électrique de l'eau a été minimum tout au long de la période. Lors que l'apport solaire est plus important, le chauffage électrique est alors nul.

Finalement, en une journée, au moins 60 gallons on été chauffés de 7 degrés à 50 degrés avec seulement quelques watts pour faire tourner la pompe.

Risques

Cette méthode permet de faire des économies, mais elle comporte 2 petits risques qu'il est bon de connaitre afin d'ajuste son installation.

Pour commencer, les réservoirs électriques ont un gros besoin de puissance quand ils chauffent. Si vous ne prenez pas des composants électroniques adaptés à ces besoin, vous risques de détruire votre montant, et vous augmenter le risque de feu.

Ensuite, la légionelle est une bactérie qui adore l'eau tiède. Or comme vous pouvez le voir, l'eau est souvent tiède dans les réservoirs, à plus forte raison les jours gris. Afin de réduire ce risque, il convient de s'assurer qu'au moins une fois par semaine la température de l'eau dépasse les 60 degrés pendant au moins 1h. La bactérie ne survie pas à cette température. Assurez vous aussi que l'eau circule entre les réservoirs pour que tous les tuyaux subissent le traitement. Ce risque est vraiment très faible (voir nul) dans les grandes régions métropolitaines car l'eau est traitée chimiquement. Mais en région, il peut être plus important.

Conclusion

L'installation de ce contrôle électronique de la température a nécessité quelques ajustement au fils des semaines (horaires de chauffage, température, puissance des composants, etc.) mais fonctionne maintenant à merveille et nous permet de réduire encore plus notre empreinte environnementale.

Certaines personnes se demandent si le choix d'installer un chauffe-eau solaire est un choix plus de convictions écologistes ou financières. Je peux vous répondre clairement "Les deux".

Voici un exemple des performances du système par une belle journée d'hiver.

Hier, dimanche 24 janvier 2011, était une des journées les plus froide du mois. La température extérieure était de -19 au plus chaud. Encore courtes, la journée a offert une période d?ensoleillement bien moindre que ce qu'on peut avoir en été. Néanmoins, comme vous pourrez le constater sur l'image ci-dessous, les résultats ont été assez impressionnants. (Cliquez pour agrandir)

Que faut-il regarder sur ce graphique...

Pour commencer, la courbe en bas en violet représente la température extérieure. Cette valeur est celle affichée sur Météomédia et non celle prise directement sur le toit. Ensuite la courbe bleue. Celle-ci représente la température du glycol à la sortie des capteurs. Quand le soleil se couche, elle descend progressivement jusqu'à la température extérieure. Vient alors les courbes verte et rouge. Elles représentent la température respectivement en haut et en bas du ballon d'eau chaude. L'état de la pompe de circulation du glycol est représentée par la courbe noire.

En gros, que faut-il voir?

En début de journée, avant que le soleil ne se lève, la température de l'eau dans le ballon d'eau était de 6 degrés. En fin de journée, quand le soleil a arrêté de toucher les panneaux, la température dans le ballon était de 50 degrés. Résultat de la journée: 60 gallons d'eau chauffés de 44 degrés dans une journée. Je n'ai pas calculé le gain en W ou en $, mais pendant l'été, l'eau pour une famille de 5 personnes est chauffée à 95% avec l'énergie solaire! Belles économies!

L'installation du chauffe-eau solaire étant en cours, voici l'inventaire de ce qui m'a été nécessaire. Ceci afin de vous donner une idée. Je vous indique aussi les prix afin que vous puissiez évaluer ce qu'il vous en coûterait dans votre cas.

Avant toute chose, sachez que mon installation est un peu spécifique car j'ai déjà présentement 2 ballons d'eau chaude (électriques) que je vais utiliser comme réserve supplémentaire en faisant circuler l'eau entre les 3 ballons (1 avec l'échangeur pour le solaire, 2 électriques). Les 2 réserves électriques sont réglées sur 50 degrés. Ainsi, lorsque la réserve solaire dépasse cette température, l'eau va circuler entre les 3 ballons afin d'obtenir une réserve totale de 680 litres (180 gallons).

Le schéma ci-dessous représente l'installation comme elle devrait être une fois terminée.

Cette installation permet de découpler le 1er réservoir d'eau chaude, d'isoler chacun des appareils et d'utiliser 1 ou 2 réservoirs électriques comme réserve supplémentaire.

De plus, sachant que la température de l'eau dans la réserve peut atteindre jusqu'à 90 degrés, des mélangeurs thermostatiques sont installés à la sortie de chaque réserve afin de limiter la température de l'eau chaude dans les appareils domestiques et éviter les accidents. La température de l'eau chaude en sortie des mélangeurs sera réglée à 50 degrés.

Un capteur de température relié à une électrovanne servira à évacuer l'eau chaude et la remplacer par de l'eau froide en cas de surchauffe. Avec 5 utilisateurs d'eau chaude à la maison, ceci ne devrait jamais arriver, mais on n'est jamais trop prudent. Si ce système gaspille trop d'eau, un autre système avec un radiateur (serpentin en cuivre fait maison) et un ventilateur sera installé afin de dissiper la chaleur à l'exterieur.

Les capteurs de températures reliés au controlleur seront au nombre de 4. Un pour les capteurs solaires, deux pour le ballon d'eau chaude solaire, et un pour le ballon d'eau chaude électrique. Les 4 reliés au contrôleur afin de gérer la circulation du glycol et de l'eau par le biais des pompes p1 et p2. 3 autres capteurs seront installés sur les ballons électriques afin d'enregistrer les températures.

Enfin, 2 valves anti-retour s'assurent que l'eau circule bien dans le bon sens.

Cette installation est propre à mes besoins, et est grandement simplifiable si vous ne souhaitez pas faire circuler l'eau entre vos réservoirs, ou si vous avez seulement un réservoir existant.

Souhaitant que mon installation fonctionne pour de nombreuses années, j'ai installé toute la tuyauterie à base de tube de catégorie "L". Ces tuyaux de cuivre sont plus dispendieux, mais surtout plus épais, ce qui assure une plus grande espérance de vie au système. Le tout sera installé en 3/4 de pouces à cause de la différence de hauteur entre le point le plus haut de l'installation, et le point le plus bas.

À la suite de l'inventaire se trouve des notes explicatives sur certains éléments de la liste.

♦ Adaptateur RS-232	43,11 $
♦ Axiom Feeder	500,00 $
♦ Pompe circulation	210,00 $
♦ Tuyaux cuivre	330,82 $
♦ Isolation tuyaux	375,44 $
♦ Énergie solaire T&A	6.361,64 $
♦ RenoClimat	169,26 $
♦ Valves + vase d'expension	580,86 $
♦ Adaptateurs (feetings)	31,95 $
♦ Solin fait maison	9,07 $

Total: 8,612.15 $

♦ Adaptateur RS-232:

Acheté sur internet, cet adaptateur va me permettre de relier le contrôleur Resol à un ordinateur. Ce dernier, sous Linux, fera le relevé en temps réel de toutes les données fournies par le contrôleur afin de calculer les économies réalisées grâce au système.

♦ Axiom Feeder:

Lui aussi acheté sur internet, cet appareil va être utilisé pour "injecter" le mélange Glycol/Eau dans le système jusqu'à obtenir la pression nécessaire. La version que je possède est la version verte, reglée à une pression inférieure à la version jaune. En fait, les 2 versions sont identiques. Seule la couleur du couvercle et le réglage d'usine change. Si, comme moi, vous possédez la version verte, il vous suffit de modifier le réglage par defaut pour atteindre environ 30 PSIG.

♦ Pompe circulation

Cette dernière sert à faire circuler le glycol dans les tuyaux, entre les panneaux et le ballon d'eau. J'ai choisi un kit FlowCon. Principalement pour la qualité du produit (pas fait en Chine), pour la simplicité d'installation, et surtout car le produit est complet. À savoir qu'il comprend un appareil de mesure du débit, une valve de sécurité, une valve pour retirer l'air des tuyaux, de vannes pour contrôler les flux de glycol, ainsi que de nombreuses connections pour connecter le réservoir d'air et le pressuriseur.

♦ Tuyaux cuivre

Choisissez des tuyaux de bonne épaisseur, ainsi vous n'aurez pas à les changer avant longtemps. De plus, faites attention à la section des tuyaux. Si vous avez à parcourir 3 étages, des tuyaux de 3/4 de pouces seront nécessaires.

♦ Isolation tuyaux

Attention aux matériaux d'isolation que vous allez choisir. La température des tuyaux peut dépasser largement les 100 degrés et faire fondre bon nombre des produits isolants. Choisissez donc une isolation à base de laine de roche.

♦ Énergie solaire T&A
Énergie solaire T&A est l'entreprise qui m'a fourni la quasi totalité du matériel installé et qui m'a grandement aidé dans l'installation. Il est important de faire affaire avec des gens qui connaissent leur métier afin de réduire les risques et les surprises, et c'est ce que j'ai fait.

♦ RenoClimat

Ici, seul le gouvernement fédéral a accordé une subvention. La subvention proposée au provincial a été faite de sorte à ce que personne ne puisse l'obtenir. Alors oubliez la bien vite.

♦ Valves + vase d?expansion

Vous trouvez sur internet des calculatrices vous permettant d'évaluer la taille de vote vase d?expansion. N'hésitez pas à le sur-dimensionner. Mieux vaut un peu plus grand qu'un peu plus petit. À plus forte raison si vous prévoyez agrandir votre installation en rajoutant une chaufferette ou un chauffe piscine.

♦ Solin fait maison
Afin de fixer les panneaux sur le toit, je vous déconseille très fortement de percer votre toiture. Vous avez alors deux options. Première option, vous achetez un systeme de fixation en aluminium dispandieux avec des poids et des fixations spécifiques. Deuxieme option, vous achetez les fixations de base que vous fixez sur des planches (8x2) simplement posées sur le toit. Ensuite, grâce à des câbles (cordes à linge), vous pouvez arrimer vos panneaux aux murs de votre toit (et non pas au toit lui même pour éviter les fuites). N'oubliez pas de tendre vos câbles pour vous assurer que vos panneaux ne s'envolent pas. ATTENTION, ne procédez pas de la sorte avec des panneaux plats. Leur prise au vent nécessite un ancrage supérieur. Les tubes sous vide laissent passer l'air entre chaque tube, et réduit ainsi les efforts appliqués sur les fixations.

Énergie Solaire T&A était à la base mon premier choix.

Ce choix était basé sur les produits fournis, à savoir des tubes, mais aussi sur les "à cotés", à savoir le système de pompe FlowCon C, le contrôleur, etc.

De plus, le document qu'ils ont fourni lors de la soumission était complet et précis. Les réticences du groupe d'achat à choisir T&A comme fournisseur principal portait sur la technologie utilisée ainsi que sur les membres de T&A

- Le groupe semblait préférer les panneaux Made In Canada à la place des tubes Made In China, ce qui se comprend parfaitement;
- Les membres de T&A ne semblait pas avoir d'expérience dans le domaine du solaire.

Ma propre réticence concernait le fait que l'offre de T&A venait avec l'installation. Or leur système n'étant pas approuvé CSA, il n'est donc pas éligible à la subvention provinciale. Il est donc plus avantageux de faire l'installation soi-même.

Tous mes contacts avec T&A se sont fait par email uniquement. Ils répondent assez rapidement, et habituellement après 22h. Alors n'hésitez pas à rester en ligne un peu tard si vous voulez échanger plusieurs messages dans une même journée.

L'offre de T&A comprend:
- 60 tubes sous vide SunRain;
- Une pompe FlowCon C;
- Un contrôlleur DeltaSol Pro;
- Un ballon d'eau chaude de 60 gallons.

Pour tous ces produits, la documentation est disponible soit chez le fabriquant, soit fournie par T&A. Cela vous permet de savoir EXACTEMENT ce que vous achetez et à quoi vous attendre.

Basé sur l'offre initiale, j'ai donc demandé à T&A d'apporter une petite modification, à savoir le remplacement du contrôleur et de la pompe par un FlowCon C+ qui intègre le contrôleur DeltaSol Pro. Les deux éléments étant intégrés, l'installation s'en retrouve facilitée.

La dernière soumission reçue de T&A portait donc exactement sur ce que je souhaitais acheter. Concernant le prix, je leur avais fait part de l'offre de CarEarth, et ils ont donc proposé un prix inférieur. Au résultat, ils proposaient donc du matériel de meilleure qualité pour un prix inférieur.

Le choix entre les deux a donc été facile à faire.

Les pour:
- Produits de qualité (Ballon à double échangeur, contrôleur très performant, etc.);
- Réponses rapides;
- Prix intéressants.

Les contre:
- Services principalement en anglais, même si l'entreprise se situe proche de Drummondville.

De plus, l'entreprise est présente dans de nombreuses représentations au Québec comme par exemple le Project Ecosphere à Brome. Elle semble aussi s'être associée avec d'autres entreprises dans d'autres provinces afin de monter un réseau national. Elle montre donc sa volonté de s'investir dans le domaine et de vouloir perdurer.

J'ai donc décidé de passer ma commande chez eux.

Or les produits que je souhaite demandant 5 semaines de livraison T&A a fait preuve de flexibilité et m'a offert 3x20 tubes au lieu de 2x30 tubes. En effet, ayant les collecteurs de 20 tubes en stock, cela me permettra de recevoir ma commande en 2 semaines au lieu de 5 à 6 semaines. Une flexibilité agréable quand on sait que les jours froid approchent et qu'il n'est pas agréable de passer des heures sur le toit à se geler les doigts.

JM