CESI autovidangeable
PRINCIPE
Le circuit solaire est fermé, étanche à l'atmosphère extérieure.
Il peut être à pression atmosphérique. Mais il est souvent mis en légère surpression, lorsque la hauteur d'eau n'est pas suffisante pour un fonctionnement sans risque de cavitation pour le circulateur.
Il est rempli principalement d’eau (ou d'eau glycolée), mais pas entièrement.
Un volume d'air permet de gérer :
- la vidange des capteurs solaires à l'arrêt de la pompe,
- ainsi que la dilatation de l'eau lors de sa montée en température, en fonctionnement.
A l'arrêt, l'eau stagne en bas de l’installation. Les capteurs solaires ne contiennent que de l'air.
Au démarrage, le circulateur pousse l'eau vers les capteurs. L'air est chassé vers le réservoir (ballon tampon équivalent à un vase d’expansion sans membrane) et isolé du circuit.
Le système fonctionne ensuite comme un CESI classique.
Lorsque la température de l'eau en sortie de capteurs n'est plus suffisante pour chauffer l'ECS, ou que l'ECS stockée dans le ballon a atteint la température maximale admise par le ballon, le circulateur s’arrête.
Les capteurs solaires et la partie haute de l'installation se vidangent par gravité.
Avantages du CESI autovidangeable
Suppression de la stagnation du fluide dans les capteurs solaires, donc suppression des surchauffes.
Plus de dépassement de la température de sécurité (95°C si circuit à pression atmosphérique), plus de vaporisation du fluide, plus de risque de surpression et d'évacuation du fluide par la soupape.
Possibilité d'obtenir des taux de couverture solaires plus élevés.
Possibilité de réduire le volume de stockage par mètre carré de capteur.
L'eau glycolée ne risque plus de se détériorer. Attention toutefois au choix du fluide caloporteur, ils n'acceptent pas tous la stagnation.
Si l'installation est bien conçue, sans risque de stagnation de fluide prisonnier
dans les capteurs à l'arrêt de la pompe, on peut utiliser que de l'eau, sans glycol :
la capacité thermique de l'eau est meilleure que celle du glycol, donc on obtiendra ainsi un
meilleur échange thermique et un meilleur rendement de l'installation.
Moins de risque de corrosion et d'embouage : l’air introduit dans le circuit solaire perd rapidement son oxygène et devient de l’azote inerte.
Simplification de l'installation, suppression de composants fragiles.
Plus besoin de vase d'expansion, il est remplacé par le réservoir de vidange ( sans membrane ou vessie en caoutchouc qui devenait poreuse au fil du temps).
Plus de purgeurs ou séparateurs d'air : ils sont même à bannir des circuits solaires autovidangeables, car ils pourraient être à l'origine d'entrées d'air extérieures dans le circuit.
Plus de clapet anti-thermosiphon.
Moins de composants, donc moins de raccords et moins de risque de fuites.
Simplification de l'entretien.
Pas de températures excessives, pas besoin de venir arrêter l'installation la veille de l'intervention, ni de couvrir les capteurs solaires.
En cas de panne, pas de danger pour l'installation en attendant l'intervention.
Intervention possible sur les capteurs sans vidanger l'installation.
Sur certains réservoirs de vidange, possibilité de voir à travers une partie transparente le niveau et la couleur du fluide caloporteur.
L' autovidangeable permet d'installer des CESI même lorsque les besoins d'ECS sont discontinus : lycées, complexes sportifs, résidences secondaires, etc..
Précautions de mise en œuvre du CESI autovidangeable
Les capteurs solaires et les raccords entre les capteurs doivent être compatibles "autovidangeable" (voir notice fabricants). Ils doivent pouvoir se vidanger complètement, sans retenir la moindre poche de fluide à l'arrêt du circulateur.
Le circuit solaire ne doit pas seulement être étanche à l'eau, mais aussi à l'air. Pour cela, il est préférable d'utiliser des raccords coniques, voire même de remplacer au maximum les raccords par des liaisons soudées.
Les joints à fibres ou faits de filasses sont interdits, car ils risquent de se rétracter en s'asséchant pendant les périodes d'arrêt de l'installation.
Pour ne pas nuire à la vidange des capteurs lors de l'arrêt du circulateur solaire :
Pas de pente inférieure à 2% entre les capteurs solaires et le réservoir de vidange
Le haut du réservoir doit se situer en-dessous du niveau bas des capteurs solaires
Pas de points bas et de siphons entre les capteurs et le réservoir
IMPLANTATION DES CAPTEURS
Les capteurs doivent pouvoir se vidanger complètement. Pour cela, ils devront être installés légèrement inclinés, de façon à ce que les collecteurs du capteurs aient une pente de 2° avec l'horizontal, dans le sens de la vidange.
Le collecteur interne du capteur doit absolument se trouver " en tous points " au-dessus du raccordement de son alimentation extérieure
Quand et pourquoi pressuriser un CESI autovidangeable ?
Pour pouvoir faire fonctionner un circuit solaire à pression atmosphérique, il est indispensable que la hauteur d'eau à l'aspiration de la pompe soit suffisante pour ne pas que la pompe cavite.
On parle de cavitation lorsque de l'eau se vaporise à l'entrée de la pompe. Des bulles de gaz peuvent se former lorsque la pression est insuffisante pour la température du liquide. L'éclatement de ces bulles sur la turbine peut détériorer la pompe.
La hauteur d'eau " H 1 " qui pèse sur l'aspiration de la pompe peut dans certains cas suffire pour éviter la cavitation.
Pour définir " H 1 ", on prend la différence de hauteur entre le bas du réservoir et l'aspiration de la pompe.
La hauteur d'eau nécessaire pour ne pas que la pompe cavite est donnée par le fabricant de la pompe.
Elle est parfois donnée sous le nom de " N P S H ", en anglais " Net - Positive - Suction - Head " (hauteur d'aspiration nette positive).
Pour un bon fonctionnement de la pompe,
la hauteur d'eau " H 1 " doit être supérieure
à la " N P S H " de la pompe :
H1 > N P S H Pompe
Lorsqu'il n'est pas possible d'avoir une hauteur d'eau suffisante entre le réservoir et la pompe, il faut pressuriser l'installation.
Bien dimensionner la pompe
Que le circuit solaire soit pressurisée ou à pression atmosphérique, dans tous les cas il faut aussi s'assurer la pompe puisse pousser l'eau jusqu'aux capteurs, au moment du démarrage .
Pour cela, la HMT de la pompe à débit nul devra être supérieure à " H 2 " , la différence de hauteur entre le bas du réservoir et le haut des capteurs :
HMT0 > H 2
H 2 = Hauteur point haut capteurs - Hauteur pompe
REMARQUE : Les circulateurs utilisés habituellement pour le chauffage central n'ont en général pas une HMT0 suffisante. Il faut donc vérifier scrupuleusement cette caractéristique.
Bien dimensionner le réservoir
Le réservoir doit pouvoir stocker le volume de fluide contenu dans les capteurs et dans les canalisations qui se trouve au-dessus du réservoir.
Par précaution, on dimensionne le réservoir pour qu'il puisse contenir au minimum 1,5 fois la capacité de fluide contenue dans la totalité des capteurs.
Volume réservoir ≥ 1,5 x capacité fluide capteurs