Solaire thermique collectif : l'autovidangeable - Partie 2

Par Daniel MUGNIER – Responsable R&D TECSOL SA, et
Edwige GAUTIER – Coordinatrice de projets à ENERPLAN et responsable du programme SOCOL

Après avoir expliqué les principes techniques du solaire autovidangeable (Cf. chronique de Septembre 2015 : Solaire thermique collectif : l'autovidangeable), voici les compléments dont il faut tenir compte en conception, installation et mise en service.

Principe du solaire autovidangeable

Nous rappelons que de nombreux guides techniques sont disponibles sur le site SOCOL (www.solaire-collectif.fr) pour réussir un projet en solaire thermique collectif. Parmi ces ressources, vous trouverez une fiche sur l’autovidangeable.

1.1 Spécificités à la conception
Comme en système pressurisé, le circuit primaire autovidangeable peut être relié au(x) ballon(s) solaire(s) par un échangeur noyé ou externe. Les schémas types (voir schémas SOCOL) sont identiques dans les deux techniques (seul le primaire diffère).
Le procédé autovidangeable réclame en général, mais pas systématiquement, une régulation spécifique distinguant les phases d‘amorçage (chasse de l’air) et les phases de fonctionnements (voir notices fabricants ou indications conception BET spécialisé).
Le dimensionnement général de l'installation (surface de capteurs, volume de stockage, échangeur, canalisations…) s’effectue strictement à l’identique des installations sous pression. Le dimensionnement du réservoir est lié à la capacité des capteurs majorée du volume dû à la dilatation (par sécurité : volume des capteurs + 50%).

1.2 Spécificités à la mise en œuvre
L'emplacement des sondes doit se référer aux notices des fabricants (des capteurs et systèmes livrés en kit) ou selon les prescriptions du BE si celui-ci a déterminé le type de régulation.
Le système (surtout les batteries de capteurs solaires) doit pouvoir se vidanger gravitairement dès que la pompe s’arrête.
Le système fonctionnant à pression atmosphérique ou en légère surpression, le risque de fuite hydraulique est plus faible. Il est cependant important de garantir une étanchéité à l'air sous peine d'oxyder le fluide quand il est utilisé.

1.3 Spécificités à l’instrumentation et au suivi
Il n'y a pas de différence d'instrumentation entre un système autovidangeable et un système sous pression. Pour rappel, l'instrumentation et le suivi de chaque installation est indispensable pour :

• assurer le bon fonctionnement sur toute leur durée de vie
• fournir au maître d'ouvrage et aux financeurs des informations objectives sur les performances

1.4 Spécificités à la mise en service
La mise en service réclame une procédure spécifique : il est interdit de remplir le circuit de façon complète (contrairement aux systèmes pressurisés) et le contrôle de la bonne répétabilité de la vidange nécessitera toujours l’intervention soit du fabricant soit du bureau d’études concepteur qui maîtrise les particularités de l’autovidangeable.

La procédure ci-dessous est donnée à titre d'exemple

• la batterie de capteurs la plus éloignée de l'échangeur doit être équipée d'un bouchon démontable (B1) sur son collecteur bas à l'extrémité opposée à l'entrée
• le remplissage du circuit primaire s'effectuera au moyen d'une pompe (électrique ou manuelle) raccordée au piquage de vidange au point le plus bas de l'installation (V1)
• le principe consistera à remplir le circuit jusqu'au niveau du collecteur bas des capteurs (B1), volume (v) auquel, une fois ce niveau stabilisé, sera prélevé la quantité (q) de fluide correspondant à la dilatation maximale (q = v x 0,07)
• le remplissage s'effectuera par V1 suivant la méthode suivante :
• enlever le bouchon B1 et fermer la vanne d'isolement de la pompe V2 - prévoir un réservoir sous l'extrémité du collecteur (B1)
• remplir le circuit jusqu'au niveau du collecteur bas des capteurs (écoulement fluide B1), arrêter le remplissage
• ouvrir la vanne V2 et laisser le niveau de fluide se stabiliser
• compléter le remplissage jusqu'au collecteur bas des capteurs, arrêter le remplissage et laisser s'écouler l'excédent de fluide
• une fois le niveau stabilisé, prélever la quantité de fluide correspondant à la dilatation maximale calculée ci-avant, au niveau de V1 puis remettre le bouchon

Si une installation autovidangeable a été correctement remplie (suivant la procédure ci-dessus ou celle indiquée par le fabricant), l’ouverture du bouchon (B1) une fois l’installation à l’arrêt (après quelques minutes), ne devra en aucun cas mener à un écoulement de fluide caloporteur (quelle que soit sa température).

Lecture également conseillée :
Commissionnement des installations solaires centralisées pour la production d’Eau Chaude Sanitaire en collectif et tertiaire
Téléchargez les fiches opératoires

Quelle meilleure façon de montrer l’intérêt de l’autovidangeable que de montrer un exemple concret et réel et mesuré. C’est le cas d’une résidence située à Pessac dans la région Aquitaine et pour laquelle une installation solaire thermique en autovidange a été réalisée pour un bailleur social bordelais. Depuis quelques années, ce maître d’ouvrage souhaitait maîtriser ses charges liées à ses consommations d’ECS qui variaient proportionnellement aux prix du gaz naturel. Les installations solaires, comme celle celle-ci, permettent à ce bailleur social de maîtriser ses charges grâce à une énergie propre et gratuite.

192 m² de capteurs en toiture terrasse

^{Source © TECSOL}

10 000 litres de stockage solaire en chaufferie

Résidence MACEDO – 360 logements à Pessac (33)

Maîtrise d'œuvre pour la production ECS solaire avec contrat de GRS 3 ans réalisé par la société TECSOL
Principe autovidangeable - mise en service : 12/2010
Appoint : gaz
Surface totale capteurs : 192 m² – 1 ballon de 10 m³ solaire
CO2 évité : 52 tonnes/an
Coût total de l’opération (travaux, MO + GRS) : 190 000 €HT
Maître d'ouvrage : DOMOFRANCE - exemple tiré du Guide solaire thermique "Repères N°4" ©, réalisé par l’USH (l’Union sociale pour l'habitat) en mars 2015 et disponible sur le site de l’USH gratuitement pour les membres de l’USH et sur simple commande pour les autres à l’adresse: Guide solaire thermique.

Bilan GRS sur l’opération MACEDO depuis sa mise en service en 2011

Le graphe montrant le suivi GRS effectué par TECSOL fait apparaître que sur près de 4 ans de mesures, même si les besoins en ECS ont été légèrement inférieurs à ceux attendus, la production réelle solaire a été largement au niveau de la valeur théorique. De plus, il est à noter que l'installation a fonctionné sans interruption durant ces 4 années sans interruption significative.

Depuis 2014, Enerplan organise les Etats Généraux de la Chaleur Solaire. Parce que les technologies de production de chaleur solaire contribuent activement à la lutte contre les changements climatiques, l’édition 2015 a obtenu le label COP21.
Cet événement est un temps fort de réflexion pour concrétiser la transition énergétique au travers la valorisation de la chaleur solaire compétitive, avec un éclairage européen et une dimension territoriale (régions et niveaux infra).

Les Etats Généraux de la Chaleur Solaire 2015 se tiendront le Mardi 20 Octobre à Nantes, Cité des Congrès, dans le cadre de la Greenweek.
Venez y trouvez les réponses à vos questions :

• Quelle place pour la chaleur solaire dans le futur mix énergétique français ?
• Comment les territoires peuvent-ils tirer avantage d’une ressource abondante et gratuite pour réduire leur empreinte carbone et leur dépendance énergétique ?
• Quels progrès concrets avec le plan de filière SOCOL pour la chaleur collective performante et durable ?
• L’étiquetage de la performance énergétique va-t-il changer la donne dans le résidentiel ?
• Quelles sont les innovations au service de la chaleur solaire ?
• Comment renouer avec la croissance et contribuer à la transition énergétique ?

Retrouvez tous les renseignements sur le site internet d'Enerplan
Pour toute question, écrivez à contact@enerplan.asso.fr
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Par Daniel MUGNIER - Responsable R&D TECSOL SA, et
Edwige Gautier - Coordinatrice de projets à ENERPLAN et responsable du programme SOCOL

SOURCES ET LIENS

• www.tecsol.fr
• www.solaire-collectif.fr
• https://ressourceshlm.union-habitat.org

AUTRE CHRONIQUE de Daniel MUGNIER

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• Chaleur solaire collective : relancer le marché par la confiance