1 LE CHAUFFE EAU SOLAIRE Les aspects gnraux

1. LE CHAUFFE EAU SOLAIRE Les aspects généraux Chauffe-eau solaire individuel (CESI) 1

SOMMAIRE DE LA FORMATION C. E. S. I. 0 - Présentation de QUALIT ’En. R 1 - Les aspects généraux 4 - Le dimensionnement du CESI (p. 3) Le potentiel de l’énergie solaire (p. 11) Les masques solaires et leur mesure 2 - Les applications du solaire thermique dans l’individuel (p. 3) L’eau chaude en individuel (p. 4) Le chauffage en individuel (p. 8) Les questions habituellement posées 3 - La technologie des CESI (p. 4) Les (p. 14) Les capteurs solaires thermiques – Capteurs non vitrés, plans et tubulaires – Bilan thermique simplifié des capteurs – – – (p. 45) La régulation (p. 54) Le stockage d’ECS – Le fonctionnement et les réglages – Différents types de ballon – Protection anti corrosion – Eléments de sécurité besoins en eau chaude (p. 7) Le choix du schéma hydraulique (p. 16) Le choix du volume de stockage (p. 19) Le choix de la surface des capteurs (p. 22) Les ratios simplifiés de calcul (p. 24) Le choix du capteur thermique (p. 30) Le choix des éléments hydrauliques (p. 36) Les logiciels de dimensionnement (p. 39) Limites et performances d’un CESI (p. 4) Les démarches administratives (p. 14) La rédaction d’une proposition financière 6 - L’installation du Chauffe Eau Solaire boucle de transfert La soupape de sécurité, le circulateur Le clapet anti-retour, thermosiphon Le vase d’expansion, purgeur et dégazeur Les conduites de liaison et l’isolation Le liquide caloporteur (p. 4) Les 5 - Les obligations technico-administratives différents types de CESI – Circulation forcée, sous pression et auto-vidangeable – Thermosiphon à éléments séparés et monobloc (p 28) La (p. 4) Installation des capteurs – (p. 8) En surimposition ou Sur châssis – (p. 24) En incorporation dans la toiture – (p. 33) Sur châssis (p 50) Installation de la boucle de transfert et du ballon 7 - La mise en route du CESI (p. 4) La partie hydraulique (p. 11) La réception des travaux avec le client (p. 18) Les documents de l’installation 8 - La maintenance des CESI (p. 3) Maintenance de l’installation (p. 15) Diagnostics de pannes CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 2

LE POTENTIEL DE L’ÉNERGIE SOLAIRE CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 3

LE POTENTIEL DE L’ENERGIE SOLAIRE ¡ Contrairement à d’autres sources d’énergie, les énergies renouvelables permettent une production d’énergie : avec une technologie généralement peu complexe mais très spécifique (ex. du solaire thermique : chaudière aléatoire, haute température possible à l’arrêt, protection nécessaire des isolants extérieurs…) qui crée moins d’impact pour la nature et les hommes Décentralisée ¡ L’énergie solaire est l’une des énergies les plus facilement exploitables ; ¡ Elle est en outre inépuisable. ¡ Ses applications sont nombreuses et variées, citons : CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 4

LE POTENTIEL DE L’ENERGIE SOLAIRE ¡Production d’eau chaude sanitaire (CESI et CESC), ¡Production de chauffage et d’ECS (SSC), ¡ Mais aussi… ¡ Chauffage des piscines, ¡ Le rafraîchissement et la climatisation, ¡ Alimentation des appareils consommateurs d’eau chaude (lave linge, lave vaisselle…), ¡ Process industriels (agroalimentaire et autres), ¡ Séchage agricole, ¡ Cuisson des aliments. ¡ la production d’électricité pour des sites isolés /connecté au réseau… CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 5

LE POTENTIEL DE L’ENERGIE SOLAIRE ¡L’irradiation en France métropolitaine, varie de : Sur un plan incliné à 20° Lille ZONE I 1 Sur un plan incliné à 45° De 1 150 k. Wh/m² De 1 130 k. Wh/m² ZONE I 2 à à ZONE I 3 Toulon 1 780 k. Wh/m² ZONE I 4 CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 1 810 k. Wh/m² 6

Composants du rayonnement solaire • Rayonnement Global = Rayonnement direct + Rayonnement diffus + Rayonnement réfléchi * *( albédo x rayonnement total horizontal) Diffusion par les molécules d’air, Diffusion par aérosols Rayonnement direct Rayonnement diffus Rayonnement du à l’albedo CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire lesinépuisable aspects généraux Le soleil: source 2 -3 7

Rayonnement en fonction de la météo Ciel couvert Rayonnement diffus principalement Nuages épars, soleil Rayonnement direct principalement Ensoleillement W/m 2 CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 8

Trajectoire annuelle et journalière du soleil (hémisphère nord) Zénith 21 juin 21 septembre 21 mars 21 décembre O N S E CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 9

LES MASQUES SOLAIRES ET LEUR MESURE CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 10

Implantation : Aspect technique ¡Exemple d’obstacle devant les capteurs INES Education CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 11

Masques Solaires Latitude = 44 °N Enerthec Temps solaire réel Azimut (°) 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 -150 -135 -120 -105 -90 -75 -60 -45 -30 -15 0 +15 +30 +45 +60 +75 +90 +105 +120 +135 +150 EST SUD OUEST CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 12

Masques Solaires ¡Les étapes pour la détermination du masque d’une installation solaire : 1. Repérage de la présence d’obstacles limitant l’ensoleillement 2. Identification de points clefs devant représenter la globalité des obstacles (Courbe enveloppe) 3. Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points 4. Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant au lieu. 5. Estimation visuelle du risque de diminution des performances de l’installation. 6. Report des mesures dans un logiciel de dimensionnement (éventuellement) CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 13

Masques Solaires ¡Étape N° 1 : Repérage de la présence d’obstacles limitant l’ensoleillement Azimut /SUD en degré NB : doit se faire en se mettant à l’endroit le plus défavorable pour le capteur CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 14

Masques Solaires ¡Étape N° 2 : Identification de points clefs devant représenter la globalité des obstacles (courbe enveloppe) Azimut /SUD en degré Points clefs CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 15

Masques Solaires ¡Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points SUD EST Azimut /SUD en degré 19° SUD OUEST 20° CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 16

Masques Solaires • Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 17

Masques Solaires ¡Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points - Outils de relevé d’angles des points caractéristiques du masque Boussoles avec clinomètre Indicateur de trajectoire du soleil CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 4 -27 18

Masques Solaires ¡Étape N° 4 : Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant au lieu CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 19

Masques Solaires • Étape N° 4 : Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant au lieu Relevé de masque avec les capteurs sur la terrasse, au sol CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 20

Disponibilité de l’énergie solaire Rayonnement solaire extrêmement variable suivant § § § La latitude du site : en France métropolitaine 43° à 51° La saison : durée d’ensoleillement, hauteur du soleil, Les conditions météos : nébulosité, poussières, humidité, … L’altitude : brouillard de plaines et vallées L’heure de la journée : hauteur/azimut du soleil En France sur 1 m² de surface horizontale de 1000 k. Wh/an à 1700 k. Wh/an D’une année sur l’autre le rayonnement solaire reçu reste sensiblement constant CESI – Chap. 1 Le chauffe-eau solaire les aspects généraux 21