Le solaire thermique

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Le stockage de l'énergie

L'énergie solaire captée doit être stockée afin que, même en l'absence de soleil, de l'eau chaude soit disponible. Comme l'énergie solaire ne peut pas assurer la totalité de la production d’eau chaude sanitaire, le ballon de stockage est équipé d’un dispositif d’appoint qui prend le relais en cas de besoin et reconstitue le stock d’eau chaude : Il peut s’agir d’une résistance (appoint électrique) ou d’un serpentin (appoint hydrolique) raccordé à une chaudière (bois, gaz, fioul) situé en aval du ballon. Un second ballon alimenté par l’énergie d’appoint peut aussi être utilisé. Le circuit solaire est raccordé à l'échangeur de chaleur inférieur et le chauffage d'appoint à l'échangeur de chaleur supérieur.

Fabricants de ballons de stockage: Akvaterm Oy, Apricus, Austria Email, Bruns Heiztechnik, Capito, Cemo, Citrin, Ecotec, Ezinç Metal, Fueltech, H.M.-Heizkörper, Huch, Hummelsberger, iG SolTherm, Industrias Ibaiondo, Kettner, Leov Company, SBT Winkelmann, Sirch, Sunex, Thermic Energy, Vaillant, Viessmann, Wikora

Le stockage de l'énergie solaire nécessite:
- une bonne capacité thermique du fluide de stockage
- un bon rendement thermique
- une bonne stratification thermique du contenu du ballon
- une durée de vie d'au moins 25 ans pour tous les composants du sytème
- un ballon et un fluide de stockage compatible avec les exigences écologiques et hygéniques
- une bonne résistance des composants aux variations de pression et à des températures élevées
- un prix réduit

Le temps de stockage peut varier de quelques heures à quelques jours. Les stockages saisonniers couvrent même plusieurs mois. Cela dépend de l'utilisation de l'énergie solaire (eau chaude, chauffage, piscine,...) et de la fraction solaire souhaitée.

1) Stockage de l'eau sanitaire

Les ballons de stockage pour l'eau sanitaire doivent résister à la corrosion. Celle-ci est provoquée par l'oxygène contenu dans l'eau chaude sanitaire.

a) Ballon en acier à revêtement émaillé
Les ballons de stockage en acier sont protégés de la corrosion par un émaillage de la paroi intérieure et une anode en magnésium. Les anodes en magnésium doivent être contrôlées tous les deux ans. Les anodes à courant imposé n'on pas besoin de maintenance.

b) Ballon en acier inoxydable
Grâce à leur teneur élevée en nickel et en chrome, les ballons en acier inoxydable sont insensibles à la corrosion. Leur prix est néanmoins plus élevé que celui des ballons en acier.

c) Ballon en plastique
Ces ballons possèdent des revêtements en résines thermodurcissables et thermoplastiques. ainsi qu'en caoutchouc. Le plastique est meilleur marché que l'acier, mais sa résistance à des températures élevées et à des changements de températures est souvent insuffisante.

d) Ballon de stockage galvanisé
Les ballons galvanisés ne sont pas recommandés, car le zinc manque de stabilité à des températures élevées.

Schüco

Oertli - Powersun: 3 changeurs de chaleur: 2 serpentins dédié à l'énergie solaire (en partie haute et en partie basse) et 1 serpentin (en partie haute) raccordé à une chaudière pour assurer l'appoint.

2) Ballon de stockage tampon pour chauffage d'appoint

Les ballons de stockage tampon sont utilisés pour les grandes installations de production d'eau sanitaire ou les systèmes de chauffage. Le fluide caloporteur et l'eau de chauffage sont séparés. Comme le ballon de stockage et la tuyauterie forment un circuit fermé, aucun oxygène additionnel entre dans le circuit. Les contraintes de protéction contre la corrosion sont donc allégées. La pression exercée sur le ballon est également plus faible. Ces conditions rendent la production des ballons tampon moins chère.

Rennergy

Tisun

Chargement du ballon de stockage
- Echangeur de chaleur interne
Echangeur de chaleur à tubes lisses et échangeur de chaleur à tube cannelés
- Echangeur de chaleur externe

3) Ballons de stockage combinés préchauffage solaire/chauffage d'appoint

Il existe plusieurs types de chargement du ballon de stockage combiné: à un point d'entrée, à deux points d'entrée ou plus, avec chargement stratifié, à débit réglé sur la température ou à cannes de chargement stratifié.

- Ballons "cuve dans la cuve"

Un petite cuve pour l'eau chaude sanitaire se trouve à l'intérieur d'un grand ballon de stockage. La cuve interne est souvent en acier inoxydable. Cette solution permet d'optimiser le transfert de chaleur de l'eau de chauffage stockée à l'extérieur vers l'eau potable à l'intérieur. En revanche, la quantité d'eau directement utilisable est plus faible qu'avec un réservoir d'eau sanitaire simple.

Schüco

Paradigma

- Ballons à stratification
La température de l’eau chaude contenue dans un ballon de stockage se stratifie naturellement. L'eau chaude s'accumule dans la partie supérieure alors que l'eau froide reste en bas. Les ballons « à stratification » renforcent ce phénomène naturel. L'eau chaude venant des capteurs est introduite dans le ballon à une hauteur qui correspond à sa température, et l'eau chaude est puisée dans le ballon suivant la température désirée. Ainsi, la partie la plus chaude peut être réservé aux besoins sanitaire, et la partie moins chaude pour le chauffage de la maison en hiver ou la piscine en été. Il est important d'empêcher des turbulences et d'éviter ainsi le mélange des couches d'eau froide et d'eau chaude.

Le volume de stockage des ballons combinés varie entre 500 et 1500 l.

Solvis

Sailer

Isolation de ballon de stockage

Une très bonne isolation du ballon de stockage (sur les côtés, en haut et en bas) est primordial pour conserver la chaleur emmagasinée le plus longtemps possible. Un stockage bien conçu avec un volume de 300 litres et une température fixe de 45°C subit une perte thermique de 1,5 kWh par jour. Un stockage conventionel sans isolation peut perdre 2,5 kWh par jour.
Les isolations des ballons de stockage se composenet souvent de deux demi-coquilles d'isolation amovibles. Le transport et le passage de portes étroites sont ainsi facilités.