Les ballons de stockage

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Les ballons de stockage servent d’accumulateur entre l’apport de chaleur fourni par le rayonnement solaire (capté par les panneaux solaires) et la consommation énergétique de l’utilisateur final.

Comme les horaires d’ensoleillement ne correspondent que rarement aux heures de consommation, le stockage est indispensable pour tous les systèmes de chauffe-eau solaire.

Seul le temps de stockage (donc le volume) peut varier en fonction de la saison et de l’utilisation qui est faite de l’eau chaude sanitaire.

Principe de base pour dimensionner un ballon

La taille du ballon de stockage solaire dépend de la taille du champ de capteurs, mais aussi de la consommation quotidienne pendant la semaine (consommation constante, ou consommation intermittente, dans un chalet de week-end par exemple) :

  • Un volume de stockage d’environ 50 l/m2 offre un rapport coût/bénéfice optimal pour une consommation journalière constante sur 7 jours.
  • Pour une consommation intermittente, on recommande que la consommation hebdomadaire soit globalisée sur les 7 jours. Dans ce cas le volume du ballon de stockage doit être placé dans une fourchette de 70 l/m2.

Capacités requises d’un ballon de stockage

La capacité de stocker un maximum d’énergie solaire au moment où elle est disponible lorsque la demande est faible, pour la restituer ultérieurement, requiert quelques caractéristiques :

  • Un bon rendement thermique (petite surface de ballon et bonne isolation).
  • Une bonne stratification thermique du contenu du ballon.
  • Une durée de vie minimale de 25 ans.
  • Une compatibilité avec l’environnement et l’hygiène (eau potable).
  • Une résistance aux variations de pression et de températures.

Les différents types de ballons

Ballons de stockage galvanisés

Ils sont déconseillés dans le cas d’une installation solaire, en raison du manque de stabilité thermique du zinc utilisé dans le processus de galvanisation, à des températures élevées.

Ballons à revêtement émaillé

On recourt couramment à des revêtements émaillés pour la protection des ballons contre la corrosion intérieure.

L’émail, une sorte de patte de verre, se combine en cuisant à l’acier du réservoir.

Des défauts dans la matière étant inévitables, on introduit dans l’émail des petites particules de magnésium (ou tout autre matériau anodique), formant ainsi une protection anodique contre la corrosion.

Ce sont des ballons bon marché et facilement fabriqués.

Ballons à revêtement en matière plastique

Ce type de protection anti-corrosion comprend des revêtements en résines thermodurcissables et thermoplastiques ainsi qu’en caoutchouc.

Ces revêtements sont bien meilleurs marché que l’émail, mais leur résistance à long terme est aléatoire.

Les thermoplastiques sont certifiés seulement jusqu’à 85° C, ce qui les rend impropre aux stockages combinés et aux stockages équipés d’un échangeur de chaleur interne.

Ballons en acier inoxydable

Insensibles à la corrosion grâce à leur teneur élevée en nickel et en chrome, il s’avère que les raccordement en acier inoxydable soudés peuvent se corroder avec le chlore.

Il faut donc veiller à ce que ces concentrations de chlore dans l’eau ne dépassent pas les normes maximales admises.

Ce sont des ballons pratiquement inaltérables, mais plus cher que des ballons à revêtement plastique ou émaillé.

 

Placer son ballon de stockage dans un local bien isolé économise les pertesPlacer son ballon de stockage dans un local bien isolé économise les pertes

L’isolation des ballons de stockage

Les déperditions thermiques des ballons de stockage ne sont pas négligeables.

Pour conserver les pertes thermiques dans des limites raisonnables, il faut :

  • Une petite surface par rapport au volume du réservoir.
  • Une isolation bien ajustée.
  • Une isolation complète du ballon, y compris en haut et en bas.
  • Une isolation de tous les raccordements de tuyaux et des accessoires.
  • Des conduites d’eau guidées à l’intérieur du ballon par le bas ou les côtés.
  • Une convection intra-tubulaire à éviter (déperditions thermiques par convection dans le tuyau).

En conclusion

Ne lésinez pas sur la qualité de votre ballon de stockage, une perte thermique journalière de 2,5 kWh équivaut à la production de chaleur d’un capteur de 0,5 à 1 m2.


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