L'écologie les pieds sur terre

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.