Les problèmes de dimensionnement liés aux installations combinées

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Si une installation solaire est conçue en vue de couvrir partiellement la consommation d’énergie pour le chauffage des locaux, en plus de la production de l’eau chaude sanitaire, les systèmes doivent être dimensionnés plus largement que pour le seul chauffage de l’eau sanitaire.

Comme malgré tout, en été, il y a beaucoup de journées à fort ensoleillement alors qu’aucun chauffage n’est nécessaire, il y a dans ce genre d’installation, stagnation régulière des capteurs, ce qui réduit le taux d’utilisation annuel.

Comme il faut du carburant conventionnel (électricité, gaz, pétrole, charbon) pour suppléer au chauffage des locaux l’hiver, il est nécessaire de trouver des compromis raisonnables.

Les règles sommaires pour le dimensionnement

Pour toutes les installations de panneaux solaires contribuant au chauffage des locaux, le circuit d’eau sanitaire doit être relié à l’installation de sorte que, dans la période de non chauffage, on puisse transférer autant d’énergie que possible dans le système d’eau chaude sanitaire.

On recommande pour toutes les installations solaires de chauffage de logements, un angle de capteur plus aigu que l’angle utilisé dans les installations exclusivement conçues pour le chauffage de l’eau sanitaire, afin de diminuer les excès de chaleur l’été (quand le soleil est haut), et de profiter au maximum du soleil bas dans les périodes de transition et l’hiver.

Le volume spécifique du ballon de stockage solaire (volume par mètre carré de surface de capteur) doit être dimensionné plus largement que pour des installations d’eau sanitaire, en raison de la nécessité de stocker l’énergie solaire pendant les périodes d’ensoleillement élevée, quand la demande de chauffage est réduite, voire nulle, ainsi que pour une utilisation pendant les périodes de moindre ensoleillement et de demande de chauffage plus forte.

Si le but est de réaliser des fractions solaires élevées, on doit veiller tout particulièrement à obtenir une bonne stratification de la température dans le ballon de stockage solaire (étroit et haut), en tenant compte de la température disponible aux différents niveaux du ballon. Cela inclut également un réservoir d’eau sanitaire dans le ballon de stockage combiné, qui doit aller jusqu’à la partie inférieure (froide) du stockage, pour éviter que cela perturbe la stratification.

Si le but est un rendement élevé, alors le système de chauffage doit avoir des températures de départ et de retour aussi basses que possible. Plus la fraction solaire choisie pour le chauffage du logement est élevée, plus les températures excessives du système de chauffage réduisent le rendement de l’installation solaire.

 

Un ballon de stockage solaire combiné doit être étroit et hautUn ballon de stockage solaire combiné doit être étroit et haut

Installations à basse fraction solaire

Le dimensionnement des installations combinées dans des locaux avec une très bonne isolation, dans des régions tempérées (faible ensoleillement, hiver froid) est généralement le suivant :

  • Augmentation de la surface des capteurs dans un ratio de 2 à 4 par rapport à une installation exclusivement dédier au chauffage de l’eau sanitaire.
  • Volume spécifique du tampon solaire fixé entre 60 et 100 l par mètre carré de surface de capteurs.

Les installations ainsi dimensionnées réalisent une fraction solaire pour la demande du chauffage des locaux de 5 à 25 % (selon l’isolation).

Installations à fraction solaire élevée

Si le but est une fraction solaire élevée pour toute la demande de chaleur du bâtiment (50 % et plus), la première condition est que le bâtiment soit extrêmement bien isolé.

Pour réaliser une fraction solaire d’environ 50 %, sans stockage saisonnier, on doit installer environ 3 m2 de surface de capteur par MWh de consommation d’énergie annuelle en eau chaude et en chauffage.

Cela suppose que pour les conditions hivernales à faible ensoleillement, on dispose d’un ballon de stockage de 120 à 150 l par mètre carré de surface de capteur.

En conclusion

On peut dans le cas d’un système solaire combiné, discuter sur la pertinence d’un tel système qui demande des surfaces de capteurs plus grandes et des volumes de stockage importants.

N’y a-t-il pas d’autres possibilités : maisons à très basses consommation d’énergie, récupération de la chaleur, pompes à chaleur.


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