CESI à THERMOSIPHON
PRINCIPE de la circulation par thermosiphon
La masse volumique du fluide caloporteur est plus faible lorsque ce fluide est chaud que lorsqu'il est plus froid.
Le fluide qui est chauffé dans le capteur solaire va monter vers le haut de ce capteur pour en sortir et se diriger vers l'échangeur du ballon ECS.
Pour se faire, le ballon doit absolument se trouver en-dessus du capteur.
Dans l'échangeur du ballon ECS, le fluide caloporteur va donner sa chaleur à l'eau chaude sanitaire. Le fluide caloporteur est alors refroidi et devient plus lourd que le fluide chaud se trouvant dans les capteurs. Il va donc redescendre vers le capteur, et pousser ainsi le fluide chaud qui s'y trouve vers le ballon.
Ainsi est créée la circulation naturelle du fluide, par "thermosiphon", sans utilisation de la moindre pompe.
N . B . : Pour faciliter la circulation par thermosiphon, il est préférable d'utiliser un capteur solaire "échelle".
Le capteur solaire à serpentin, composé d'un seul drain et de nombreux coudes, a des pertes de charge trop élevées et oppose trop de résistance à la circulation du fluide par thermosiphon.
Pour traverser le capteur échelle, le débit du fluide est réparti dans plusieurs tubes droits, sans coude.
Pour traverser le capteur à serpentin, le débit passe TOUT dans le même tube,
long et constitué de nombreux coudes.
Il est également possible d'utiliser un capteur à tubes sous vide.
Thermosiphon MONOBLOC
Le(s) capteur(s) solaire(s) et le ballon de stockage sont montés sur le même châssis.
Le ballon se trouve donc lui aussi à l'extérieur, au même titre que le capteur solaire.
Soumis au gel, les déperditions thermiques du ballon peuvent devenir très importantes.
Son faible coût en fait un système rentable dans les zones géographiques sans risque de gel. En France, il est essentiellement utilisé dans les régions méridionales, près des cotes méditerranéennes.
Aucun raccordement électrique n'est nécessaire. Même en cas de panne électrique, le CESI produit de l'eau chaude.
A contrario, il y a peu de possibilité d'arrêter la production d'ECS lorsque le ballon est en surchauffe. L'installation d'une vanne thermostatique sur le circuit du fluide caloporteur est compliquée : les pertes de charge du circuit serait augmentée et la circulation par thermosiphon réduite.
Plutôt que de stopper la production d'ECS solaire, il est d'usage d'installer une soupape à commande thermique 8 en sortie de ballon, sur le circuit "sanitaire".
Chauffe-eau solaires monoblocs
par thermosiphon sur toit terrasse
( Source GIORDANO Industries )
CESI monobloc à thermosiphon
( Source GIORDANO Industries - modèle KSH )
1 Vase d'expansion solaire
2 Soupape de sécurité
3 Manomètre
4 Récipient collecteur
5 Vanne d'isolement
vase d'expansion
6 Purgeur d'air
7 Vanne d'isolement
purgeur d'air
8 Soupape sanitaire
9 Soupape thermique
10 Vanne de remplissage
et de vidange
Les soupapes de sécurité "température / pression" ont l'avantage de cumuler les fonctions de la soupape de sécurité sanitaire 8 et de la soupape thermique 9 .
Elles permettent d'évacuer de l'eau chaude du ballon dans 2 cas :
- lorsque la température de l'eau chaude sanitaire
a dépassé une certaine valeur ( 90 à 95°C )
- lorsque la pression de l'eau chaude sanitaire a dépassé la pression de tarage de la soupape
Cette soupape doit être raccordée à l'évacuation des eaux usées du bâtiment, par une canalisation descendante. Cette dernière doit permettre l'écoulement de l'eau sur toute sa longueur, et être à l'abri du gel.
Soupape de sécurité
" température et pression " CALEFFI
En cas d'absence prolongée, il est tout de même recommandé de couvrir les capteurs pour stopper la production d'ECS solaire.
N . B . : Il existe des CESI à thermosiphon monobloc équipés d'une résistance électrique d'appoint, mais celle-ci dégrade les performances du système.
Avantages & inconvénients
Ces systèmes sont fiables, faciles à installer et à prix très raisonnables. Ils ne nécessitent ni
électricité, ni régulateur.
Ils ne conviennent cependant pas aux régions froides et sont peu esthétiques.
Leur poids important ne permet pas toujours de les installer en toiture.
Ils conviennent mieux aux toits "terrasses".
Il est indispensable de limiter la température de l'ECS dans le ballon à l'aide de soupapes thermostatiques.
Thermosiphon à éléments séparés
Le principe de fonctionnement est identique au CESI à thermosiphon monobloc.
Mais ici le ballon n'est pas monté sur le même châssis que le capteur solaire, mais se trouve à l'intérieur de la maison.
La mise en œuvre est plus délicate. Il faut respecter scrupuleusement les préconisations du fabricant.
Le fond du ballon doit se trouver au-dessus du bord supérieur du capteur.
Les canalisations doivent être lisses, de diamètre supérieur à une installation à circulation forcée, et le plus court et le plus direct possible entre les capteurs et le ballon.
La pente des canalisations doit être régulière. Il ne doit en aucun cas y avoir de contre-pente.
Lors de l'utilisation d'un capteur échelle, le diamètre intérieur des tuyaux verticaux doit être au minimum de 12 mm, celui du collecteur doit être de 22 mm.