Par Équipe d'ingénieurs de SOLETKS, le groupe chargé des applications solaires thermiques qui élabore des recommandations relatives aux circuits de capteurs, au stockage et aux systèmes de régulation pour les projets commerciaux de production d'eau chaude.
A système solaire commercial de production d'eau chaude à circuit fermé C'est la solution par défaut la plus sûre lorsque le champ de capteurs est exposé au gel, à une eau dure, à une forte exposition sur le toit ou à une obligation de séparation de l'eau potable. Le circuit de capteurs utilise un fluide caloporteur, une station de pompage, un vase d'expansion, des dispositifs de régulation et un échangeur de chaleur pour acheminer la chaleur solaire vers un ballon ou un réservoir tampon sans faire passer l'eau potable par les capteurs installés sur le toit.
L'acheteur doit déterminer la capacité du ballon en fonction de la charge quotidienne, de la consommation de pointe, du débit du capteur, du point de consigne du chauffage d'appoint et de l'espace nécessaire pour l'entretien, et non pas uniquement en fonction du prix du ballon. Utilisez les SOLETKS’ Système solaire de production d'eau chaude à usage commercial / industriel page dédiée aux charges spécifiques aux hôtels, hôpitaux, écoles, usines et blanchisseries. Utilisez le Systèmes solaires de chauffage de l'eau catégorie lors de la comparaison des types de systèmes et des plages de températures de fonctionnement.
Réponse relative à la conception en boucle fermée
Une conception en boucle fermée protège le champ de capteurs et le circuit d'eau potable en séparant le circuit de transfert thermique de l'eau destinée à la consommation. La boucle du capteur absorbe la chaleur et la transfère via un échangeur thermique. Le ballon tampon stocke la chaleur afin que les prélèvements de courte durée n'obligent pas le chauffage d'appoint à se mettre en marche toutes les quelques minutes.
C'est important car le cyclage entraîne un gaspillage d'énergie et sollicite excessivement les pompes, les vannes et les chauffe-eau. Le ballon tampon permet également de stabiliser la température de distribution par temps nuageux, car la chaleur stockée comble l'écart entre l'apport solaire variable et la demande des utilisateurs.
Calcul du dimensionnement d'un tampon thermique
Le dimensionnement d'un réservoir tampon doit partir d'un objectif d'énergie récupérable plutôt que d'un catalogue de réservoirs. Cet exemple pratique utilise la formule standard de chauffage de l'eau et une logique de conception préliminaire du réservoir tampon ; la taille finale du réservoir doit être adaptée au profil de charge réel et à la régulation du chauffage d'appoint.
Exemple de saisie
- Charge commerciale : 6 000 L/jour
- Arrivée d'eau froide : 12 °C
- Stockage cible : 55 °C
- Hausse de la température : 43 °C
- Objectif de part d'énergie solaire : 45%
- Chaleur de réserve utile : 2,8 kWh aux 100 litres
Besoins quotidiens en chauffage
6,000 x 43 x 4.186 / 3600300 kWh/jourObjectif en matière de chauffage solaire
300 x 45%135 kWh/jourVolume du tampon
135 / 2.8 x 1004 821 LPoint de départ de l'appel d'offres
tour de sélection des chars5 000 LÉchangeurs thermiques et choix des fluides
L'échangeur de chaleur préserve la qualité de l'eau potable et permet d'utiliser, dans le circuit du capteur, un fluide caloporteur spécialement sélectionné à cet effet. Les valeurs ci-dessous doivent être considérées comme des fourchettes indicatives ; la concentration finale en glycol, la composition de l'additif inhibiteur et les réglages de pression doivent respecter les recommandations du fournisseur du fluide, la température locale de gel et la documentation relative à l'équipement.
Circuit en boucle fermée : le fluide du capteur reste séparé de l'eau potable, tandis que le ballon tampon stocke la chaleur solaire utilisable avant le chauffage final.
| Point à trancher | Gamme technique type | Pourquoi est-ce important ? |
|---|---|---|
| Mélange à base de propylène glycol | 30-50% en volume dans les climats où il gèle | Une teneur plus élevée en glycol protège contre le gel, mais augmente la viscosité et la puissance requise par la pompe. |
| Pression dans la boucle du collecteur | Spécifique au projet, inférieure à la pression nominale de l'équipement | La surpression déclenche les soupapes de sécurité, car le fluide se dilate lorsqu'il se réchauffe. |
| Température d'entrée de l'échangeur de chaleur | Plage cible de 5 à 10 °C | Un écart important réduit la température utile du réservoir et augmente la chaleur de secours. |
| Volume du vase d'expansion | Dimensionné en fonction du volume total de la boucle et de l'élévation de température | Une expansion insuffisante entraîne des variations de pression pendant la phase de stagnation. |
| Planification des interventions sur les circuits de fluides | Effectuer un prélèvement tous les 12 mois ; remplacer au bout de 3 à 5 ans lorsque le produit est épuisé | La chaleur dégrade les inhibiteurs, ce qui entraîne un risque de corrosion. |
Cycle de vie des tampons et matrice de contrôle
Le réservoir tampon est un élément de régulation, et non pas simplement un récipient de stockage. Pour l'entretien final, consultez les manuels fournis concernant le réservoir, la pompe, la vanne et le fluide. Le guide de référence de SOLETKS sur l'eau chaude dans les hôtels du Sommet de l'APEC est publié sous la forme d'un 50 tonnes/jour sauvegarde du système 150 000 kWh par an et réduire les émissions de CO₂ de 74 tonnes.
Fluide caloporteur
Effectuer un contrôle tous les 12 mois ; prévoir un délai de 3 à 5 ans pour le renouvellement des fluides lorsque les inhibiteurs sont épuisés.
Réservoir d'expansion
Vérifiez la pression tous les 12 mois. Une précharge incorrecte provoque le déclenchement de la soupape de sécurité et l'entrée d'air.
Échangeur de chaleur à plaques
Vérifiez la température d'entrée tous les 12 mois. L'encrassement fait baisser la température du réservoir.
Station de pompage
Vérifiez le niveau sonore, le débit et les joints tous les 6 mois. Un faible débit entraîne une augmentation de la température du collecteur.
Isolation des réservoirs
Vérifiez chaque année la température de surface. Les déperditions thermiques entraînent une augmentation de la consommation d'énergie de secours pendant la nuit.
Commandes et capteurs
Comparez les mesures tous les six mois. La dérive entraîne le démarrage des pompes à une différence de température incorrecte.
Intégration d'un système de chauffage d'appoint
Le chauffage d'appoint doit être activé après le ballon tampon solaire, de manière à ce que le préchauffage solaire soit utilisé avant le combustible ou l'électricité. La séquence habituelle est la suivante : circuit des capteurs vers le ballon tampon, ballon tampon vers le stockage final ou la distribution, puis chauffage d'appoint jusqu'à la température finale.
Ce fonctionnement garantit la fiabilité du système, car les utilisateurs bénéficient d'une eau à la température de consigne requise même lorsque l'apport solaire est faible. Il empêche également le chauffage d'appoint de surchauffer le ballon tampon pendant les heures d'ensoleillement, ce qui réduirait le rendement des capteurs, ceux-ci fonctionnant moins efficacement lorsque la température d'entrée est élevée.
Normes et documentation
L'appel d'offres doit préciser les normes applicables aux collecteurs, aux limites du réseau d'eau potable, aux récipients sous pression et aux dispositifs de contrôle. La liste des matériaux de qualité de SOLETKS mentionne les systèmes de gestion ISO, les certifications CE, TÜV et UL, ainsi que la documentation relative aux produits ; les documents du projet doivent établir un lien entre chaque certificat et le périmètre exact de la fourniture.
| Norme ou certificat | Fonctionnement dans un système en boucle fermée | Règle relative aux appels d'offres |
|---|---|---|
| ISO 9806:2017 | Rendement des capteurs solaires thermiques | Demander les éléments de preuve relatifs aux essais du modèle de collecteur. |
| ISO 9001 | Gestion de la qualité des fournisseurs | Utilisez-le pour la qualification des processus de fabrication. |
| ISO 14001 | Gestion de l'environnement | À utiliser lorsque le service des achats évalue les systèmes des fournisseurs. |
| ISO 45001 | Gestion de la santé et de la sécurité au travail | Utilisez-le pour la qualification des systèmes des fournisseurs. |
| UL 508A | Tableau de commande industriel | À utiliser lorsque le tableau de commande doit être conforme aux exigences nord-américaines. |
| ASME BPVC | Champ d'application des récipients sous pression ou des chaudières | Utilisez-le lorsque des réservoirs, des échangeurs de chaleur ou des chaudières sont soumis à des réglementations en matière de pression. |
| NSF/ANSI 61 | Matériaux en contact avec l'eau potable | À utiliser lorsque la réglementation locale relative à l'eau potable impose l'utilisation des matériaux mentionnés. |
Données à fournir pour les appels d'offres SOLETKS
Un appel d'offres portant sur un système en boucle fermée doit inclure la charge thermique et les contraintes liées au local technique. SOLETKS propose une aide au dimensionnement des projets ainsi que des coordonnées pour toute demande d'informations concernant les systèmes solaires thermiques à usage commercial.
Pour les projets d'ingénierie, utilisez le Assurance qualité SOLETKS page permettant de formuler les demandes de certificat, puis envoyer le dossier du projet via le Page de contact de SOLETKS.
Liste de contrôle des spécifications
Le cahier des charges définitif doit regrouper la boucle du collecteur, l'échangeur de chaleur, le réservoir tampon, le chauffage d'appoint et la logique de commande au sein d'une seule et même base de conception. Joignez cette liste de contrôle à chaque devis afin que les réponses des fournisseurs restent comparables.
| Article | Configuration minimale requise |
|---|---|
| Boucle de collecte | Type de fluide, pourcentage de glycol, pression dans la boucle, station de pompage |
| Échangeur de chaleur | Puissance en kW, température d'entrée, matériau, accès pour le nettoyage |
| cURL Too many subrequests. | Volume en litres, isolation, pression nominale, raccords pour capteurs |
| Intégration de la sauvegarde | Chaudière, pompe à chaleur, radiateur électrique ou raccordement à une installation existante |
| Commandes | Commande différentielle, activation de secours, limite haute, mode antigel |
| Sécurité | Vase d'expansion, soupape de sécurité, séparateur d'air, points de vidange et de remplissage |
| Maintenance | Orifice de prélèvement d'échantillon de fluide, accès à la pompe, vannes d'isolement de l'échangeur |
| Documents | Fiche technique, schéma hydraulique, schéma électrique, certificats |
Frequently Asked Questions
Un système solaire de production d'eau chaude à circuit fermé est-il nécessaire dans les régions au climat froid ?
Le tampon thermique remplace-t-il le chauffage d'appoint ?
Quel est le pourcentage de glycol recommandé pour une boucle de refroidissement industrielle ?
Quel type d'échangeur de chaleur convient aux installations solaires thermiques à usage professionnel ?
Sources
- Pages des catégories « Eau chaude sanitaire » et « Systèmes » de SOLETKS : Système solaire de production d'eau chaude à usage commercial / industriel et Systèmes solaires de chauffage de l'eau.
- Le calcul de la production d'eau chaude repose sur la formule standard suivante : volume d'eau × élévation de température × 4,186 / 3 600.
- ASTM D1384, ISO 9806:2017, et UL 508A Les références sont liées à partir du fichier Markdown source.
- SOLETKS a publié une étude de cas sur le projet d'approvisionnement en eau chaude des hôtels lors du sommet de l'APEC : 50 tonnes/jour, 150 000 kWh d'économies annuelles et 74 tonnes de réduction des émissions de CO₂.
- SOLETKS assurance qualité et contact pages.
Précisez le circuit fermé avant de choisir le réservoir
Veuillez transmettre à SOLETKS la charge, la température de conception de congélation, la configuration du toit, les limites de la salle de stockage tampon, le point de consigne de secours et les normes applicables afin que la boucle de capteurs, l'échangeur, le réservoir tampon et les commandes soient dimensionnés de manière coordonnée.