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Solaire thermique4-2 – Autovidange

2020

Installations solaires collectivesautovidangeables

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Introduction autovidangeable

• Technologie des années 80 (origine Hollande) car échangeur double paroi imposé (et pour éviter les risques de gel)

• Premières installations collectives (faiblesimportances) par TECSOL en 2001 sur sites à besoinsECS intermittents

• Généralisation sur installations collectives (toutestailles) par TECSOL depuis 2007 avec d’autres acteurs

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Niveau fluide

Pompe à l'arrêt

Niveau fluide

Pompe en fonctionnement

Principe de fonctionnement de l’autovidangeable

Capteurs

VE

Ballon

solaireTISI

C1

TSS

TEF

TSC TBBP1

P2

Arrivée EFS

déflecteur

Clapet EA

Appoint

SE

INSTALLATION SOUS PRESSION

Capteurs

Ballon

solaireTISI

C1

TSS

TEF

TSC TBBP1

P2

Arrivée EFS

déflecteur

Clapet EA

Appoint

SE

Réservoir

de vidange

Vanne remplissage-vidange

INSTALLATION AUTOVIDANGEABLE

Purgeur

vannes d’isolement des batteries de capteurs,

Clapet AR

Soupape sécuritéVase d’expansion

Comparaison des systèmes

Comparaison des systèmes

Capteurs

VE

Ballon

solaireTISI

C1

TSS

TEF

TSC TBBP1

P2

Arrivée EFS

déflecteur

Clapet EA

Appoint

SE

INSTALLATION SOUS PRESSION

Capteurs

Ballon

solaireTISI

C1

TSS

TEF

TSC TBBP1

P2

Arrivée EFS

déflecteur

Clapet EA

Appoint

SE

Réservoir

de vidange

Vanne remplissage-vidange

INSTALLATION AUTOVIDANGEABLE

Réservoir

Comparaison des systèmes

Capteurs

VE

Ballon

solaireTISI

C1

TSS

TEF

TSC TBBP1

P2

Arrivée EFS

déflecteur

Clapet EA

Appoint

SE

INSTALLATION SOUS PRESSION

Capteurs

Ballon

solaireTISI

C1

TSS

TEF

TSC TBBP1

P2

Arrivée EFS

déflecteur

Clapet EA

Appoint

SE

Réservoir

de vidange

Vanne remplissage-vidange

INSTALLATION AUTOVIDANGEABLE

7

Avantages de l’autovidange

- Suppression des risques de surchauffe/vaporisation y compris en cas

de dysfonctionnement

- Simplification de l’installation avec suppression des risques liés à la

purge du circuit et à la dilatation du fluide

- Limitation des risques de fuite

- Simplification des opérations de maintenance

- Diminution des coûts

- Principe adapté aux sites à utilisation intermittente de l’ECS

L’autovidange peut être adaptée à tous les types

d’installations

(CESC, CESCAI, CESCI)

8

Les installations autovidangeablesfonctionnement

TISI

TSS

TSC

Prise échantillon

TBB

Arrivée

eau froide

Départ

eau chaude

vers l'appoint

9

Les installations autovidangeablesfonctionnement

TISI

TSS

TSC

Prise échantillon

TBB

Arrivée

eau froide

Départ

eau chaude

vers l'appoint

10

Les installations autovidangeablesfonctionnement

TISI

TSS

TSC

Prise échantillon

TBB

Arrivée

eau froide

Départ

eau chaude

vers l'appoint

11

Règles à respecter• Utilisation de capteurs vidangeables

• Niveau capteurs plus élevé que le local ECS,

• Volume réservoir supérieur au volume capteurs majoré du volume de dilatation maxi du fluide caloporteur,

• Niveau supérieur du réservoir inférieur au bas des capteurs,

• Niveau canalisation alimentation des capteurs inférieur au bas des capteurs,

• HM pompe minimum égale à débit nul à la différence de niveau entre le bas du réservoir et le haut des capteurs

• Différence de niveau entre bas du réservoir et pompe > à la NPSH de la pompe

12

Sélection d’une pompe primaire application :

Caractéristiques pompes/circuits

13

Données du projet :

- Surface de capteurs : 50 m² (25 capteurs de volume unitaire 1,5 litres)

- Volume des canalisations : 100 litres

- Volume de l’échangeur à plaques (côté primaire) : 3 litres

- Hauteur statique bas du réservoir (en chaufferie RDC) / haut des capteurs

en toiture (R+4) : 13 m

- Pertes de charge circuit primaire au débit nominal de 2500 l/h : 8 mCE

Sélection d’une pompe primaire application :Caractéristiques pompes/circuits

14

Sélection d’une pompe primaire :

Caractéristiques pompes/circuits

15

Solution:

→ Hauteur manométrique minimale à débit nul : 13 m

→ Hauteur manométrique en fonctionnement (débit nominal) : 8 mCE

→ La pompe TP 32-150 convient→ Lors de l’exécution des travaux on veille à ce la hauteur entre l’axe de la pompe et le bas du réservoir soit supérieure à 50 cm (voir courbe NPSH)

Réservoir de vidange

400 mm

env. m

m

40x49

40x49

Pattes de fixation murales 40x49

Réservoir acier ou inox 304 de 100 litres environs

Pression de service : 3 bars

Calorifuge : Plaque mousse de 32 mm

m

m

16

Sélection d’un réservoir : application

Caractéristiques pompes/circuits

17

Données du projet :

- Surface de capteurs : 50 m² (25 capteurs de volume unitaire 1,5 litres)

- Volume des canalisations : 100 litres

- Volume de l’échangeur à plaques (côté primaire) : 3 litres

- Hauteur statique bas du réservoir (en chaufferie RDC) / haut des capteurs

en toiture (R+4) : 13 m

- Pertes de charge circuit primaire au débit nominal de 2500 l/h : 8 mCE

Sélection d’un réservoir

Caractéristiques pompes/circuits

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Calcul du réservoir :→ Rappel : Volume du réservoir > {Volume des capteurs + volume de

dilatation du réseau primaire}

→ Volume des capteurs : 25 x 1,5 = 37,5 litres

→ Volume de dilatation réseau = (25x1,5 + 100 + 3) x 7,5% = 10,5 litres

→ Le réservoir sera de capacité minimale 48 litres.

→ Sélection d’un réservoir de 50 litres

Nota : on peut vérifier que la première approche « Volume réservoir =

Volume des capteurs + 50% » pour la sélection d’un réservoir est

valable (56 litres)

Avantages de l’auto-vidange (1/2)

• Absence totale de risques de vaporisation, y compris en cas de dysfonctionnement (coupure de courant…)

• Simplicité de mise en oeuvre,

(pas de nécessité de pente d’écoulement…)

• Suppression des éléments sensibles (purgeurs, VE, clapets AR…)

• Simplicité du remplissage du circuit (absence d’expansion et de purge…)

• Limitation des risques de fuites (fonctionnement à pression atmosphérique)

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Avantages de l’auto-vidange (2/2)• Protection simple et efficace contre

les risques de surchauffe et de gel,

en respect de la législation

• Limitation des opérations de maintenance avec possibilité d’intervention sans nécessité de bâcher les capteurs ou vider le circuit

• Plus grande fiabilité,

• Performances plus élevées dans la durée,

• Solution adaptée aux utilisations ECS intermittentes,

• Coûts d’investissement et d’exploitation plus faibles.

20

FORCES LIMITES

• Absence de risques de

vaporisation, y compris en cas

de dysfonctionnement (coupure de

courant…)

• Tous les capteurs ne sont pas

vidangeables (même si une très

grande majorité des fabricants

présents en France en ont dans

leur gamme)

• Suppression des éléments

sensibles (purgeurs, Vase

Expansion, clapets AR…)

• La technologie nécessite

quelques nouvelles règles à

appliquer au niveau conception et

mise en service donc bouscule les

traditions

• Limitation des risques de fuites

(fonctionnement à pression

atmosphérique)

• La solution peut risquer de

systématiquement sur-

dimensionner les installations au

détriment de leur performance

économique

Sola

ire t

herm

ique e

n m

ilie

u h

ospitalier

Avig

non 1

0/0

6/1

6

21

Forces et limites de l’autovidange 1/3

FORCES LIMITES

• Protection simple et efficace

contre les risques de surchauffe et

de gel, en respect de la législation

• Le circuit primaire doit être

étanche à l’air et notamment

face à des légères variations de

pression

• Limitation des opérations de

maintenance avec possibilité

d’intervention sans nécessité de

bâcher les capteurs ou vider le

circuit

• Le local technique solaire doit

être situé sous le niveau des

capteurs solaires

• Plus grande fiabilité (peu de

risques de panne)

• Méthode de remplissage qui

doit être réalisé selon les

règles de l’art, sous peine de

risque de surchauffe à l’arrêt

(dilatation fluide menant à une

irrigation des capteurs)

Sola

ire t

herm

ique e

n m

ilie

u h

ospitalier

Avig

non 1

0/0

6/1

6

22

Forces et limites de l’autovidange 2/3

FORCES LIMITES

• Performances plus élevées

dans la durée

• Solution adaptée aux

utilisations ECS intermittentes

• Coûts d’investissement et

d’exploitation plus faibles

Sola

ire t

herm

ique e

n m

ilie

u h

ospitalier

Avig

non 1

0/0

6/1

6

23

Forces et limites de l’autovidange 3/3

L’autovidange peut être adaptée à tous les types d’installations (CESC, CESCAI, CESCI, « eau technique »)

CESC autovidangeable – échangeur noyé

24

CESC autovidangeable – échangeur externe

25

CESC autovidangeable

Appoints individuels

26

© T

EC

SO

L

Exemples de mise en œuvre autovidangeable

Ibis Villefranche sur Saône

Les Compagnons du

Devoir et du tour de France

Angers

© T

EC

SO

L

27

© T

EC

SO

L

Exemple de mise en œuvre autovidangeable (Ibis Villefranche sur Saône)

Exemples de mise en œuvre autovidangeable

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Exemple de mise en œuvre

autovidangeable (Ibis

Bourges)

Exemples de mise en œuvre autovidangeable

Exemple de mise en œuvre

autovidangeable (Résidence Paris29

Capteurs sur toit-terrasse haut

Exemples de mise en œuvre autovidangeable

Exemple de mise en œuvre autovidangeable (Boulogne-Billancourt)30