L'installation, le démarrage et la maintenance d'un système à vidange automatique?
LE PRINCIPE A VIDANGE EXPLIQUE
Le circuit primaire d'une installation solaire en Belgique est réalisé de deux façons. Soit on utilise un système à drainage, soit on choisit une installation solaire à pression. Les deux ont les mêmes performances, mais nécessitent une installation et une mise en service différentes. Dans le cas d'un système à vidange ou d'une installation solaire sans pression, c'est principalement l'installation des tuyaux et un remplissage correct qui sont décisifs.
CIRCUIT SANS PRESSION
La construction d'une installation solaire sous pression et celle d'une installation sans pression sont en grande partie identique. Une pompe envoie le liquide à travers le circuit entre les collecteurs solaires et le ballon solaire. Le liquide s'échauffe dans les collecteurs plans ou les collecteurs à tubes à vide grâce au soleil, transporte cette chaleur vers le ballon solaire et l'y restitue.
La différence la plus importante par rapport à un système solaire à pression est que, dans le cas d'un système à drainage, la pompe s'arrête si l'alimentation en lumière est insuffisante ou si le vase de stockage est à température. Comme une installation solaire sans pression n'est que partiellement remplie de liquide, les collecteurs se vident à ce moment-là dans un vase retour. Ils sont alors - à l'arrêt - remplis d'air. C'est ce qui arrive quand:
- la différence entre la température dans les collecteurs et la température dans le vase du ballon est inférieure à 4 °C;
- la température dans les collecteurs est trop basse (moins de 20 °C);
- le vase du ballon solaire est à température (environ 85 °C).
Comme l'eau (ou le mélange eau-glycol) s'écoule des collecteurs dans de telles situations, le fluide collecteur est protégé contre le gel et la surchauffe (formation de vapeur).
Le systèmeà vidange peut être raccordé soit à un circuit sanitaire, soit à un circuit de chauffage central. Le système est généralement utilisé à des fins sanitaires.
COMPOSANTS CLÉS
Etant donné qu'un système de vidange n'est que partiellement rempli de liquide, il n'est pas nécessaire de prévoir des composants en relation avec la pression (comme un vase d'expansion, un vase intermédiaire ou un manomètre). Mais une soupape de décharge est placée dans le bas du ballon solaire, à côté du robinet de remplissage. Elle s'y trouve pour le cas où une pression trop forte se crée dans l'installation à cause d'un excès de liquide.
D'autres composants cruciaux sont:
Commande
La température dans les collecteurs et le ballon solaire est mesurée par des sondes de température. L'une est placée sur les collecteurs et mesure la température de l'eau (mélange eau-glycol) échauffée par les collecteurs, et l'autre se trouve dans le ballon et enregistre la température dans le bas du vase. Les sondes sont branchées sur la régulation, qui commande la pompe.
Pompe à régulation de fréquence
Si la différence de température entre les collecteurs et le vase du ballon s'élève à 6 °C durant une durée déterminée (p.e. une minute), la pompe s'enclenche. C'est une pompe à régulation de fréquence munie de deux robinets de coupure placés sur la conduite du ballon vers le champ de collecteurs.
En premier lieu, cette pompe agit comme pompe de refoulement et expulse l'air des collecteurs dans le vase retour (où l'air reste jusqu'à l'arrêt de la pompe). La pompe doit ponter la hauteur de refoulement, à savoir la différence de hauteur entre le dessus du collecteur et le niveau retour (voir illustration). La hauteur de refoulement détermine quelle doit être la puissance de la pompe. Dès que le circuit est rempli, la pompe peut baisser de régime et agit comme une pompe de circulation standard.
Le vase retour
Le vase retour est intégré dans le ballon solaire proprement dit (parfois la double paroi dans le ballon est utilisée comme vase retour), ou monté séparément sur la conduite qui part des collecteurs vers le ballon. Un seul vase retour externe est prévu si le ballon ne dispose pas de vase interne ou si la hauteur de refoulement est trop grande (donc si la distance entre les collecteurs et le ballon est trop grande). Mais il faut au moins 30 cm entre le niveau retour et le dessous des collecteurs. Ceci évite que du glycol reste dans les collecteurs après l'arrêt de la pompe.
Sur le vase retour figure un robinet d'aération par lequel l'air s'échappe pendant le remplissage.
Robinet de niveau retour
Une partie de l'air s'échappe aussi via le robinet de niveau retour lors du remplissage. Sur un ballon solaire intégrant un vase retour, celui-ci se trouve juste après la pompe (sur la conduite qui part du ballon vers les collecteurs) et sur un vase retour externe, celui-ci se trouve sur le vase retour proprement dit.
Post-chauffage
Si le système est utilisé à des fins sanitaires, un mitigeur est prévu après le ballon pour empêcher la température de l'eau chaude de la chaudière solaire, réduisant ainsi le risque de combustion, et pour protéger les composants sensibles à la chaleur des installations qui servent de post-chauffage (par ex. les unités à circulation). Sur le raccordement de l'eau froide est prévu un groupe de sécurité et une soupape de décharge pour protéger le ballon contre la surpression.
EAU AVEC OU SANS GLYCOL?
Dans le circuit s'écoule soit de l'eau ordinaire soit un mélange eau-glycol. L'eau ordinaire est possible parce que les collecteurs se vident quand il fait trop froid dehors. Cependant, on pêche par excès de prudence sur de plus en plus d'installations et on choisit de remplir le système avec un mélange eau-glycol (60% d'eau et 40% de glycol).
CONSIGNES D'INSTALLATION
Toutes les conduites en pente
L'eau (mélange eau-glycol) s'écoule par la pesanteur des collecteurs vers le vase retour. Les collecteurs doivent donc toujours se situer au-dessus du ballon (autrement le retour est impossible). Il est important que toutes les conduites se situent sur une pente de 2 à 4 cm par m. Les pièces horizontales ou montantes, ou cols de cygne dans les conduites, sont exclues. Autrement le principe de vidange automatique n'est pas garanti et on risque d'avoir de l'eau stagnante quelque part (qui peut geler ou bouillir).
Niveau de remplissage
La hauteur du niveau de remplissage est déterminée par l'addition du volume des conduites dans les collecteurs et du volume des conduites au-dessus du niveau retour (à savoir là où l'air se trouve à l'arrêt). Le niveau de retour est déterminé par la hauteur du robinet de niveau retour (à savoir la hauteur du niveau d'eau (ou du mélange eau-glycol) dans le vase retour). Si le circuit est suffisamment rempli, du liquide s'écoulera de ce robinet.
DEMARRER UN SYSTEME A VIDANGE AUTOMATIQUE
Avant de remplir le système d'eau (mélange eau-glycol), un test de pression peut être exécuté sur les conduites avec un compresseur. Ceci permet de déceler les fuites dans le circuit.
REMPLIR L'INSTALLATION
Peut se faire par temps ensoleillé
Comme le circuit n'est pas entièrement rempli (et que les collecteurs restent vides lors du remplissage), le liquide du circuit n'entre pas en contact avec les collecteurs échauffés. Même à des températures élevées, il n'y a donc aucun risque de choc thermique. Cela signifie que le système peut être rempli sans problème par temps ensoleillé.
Veuillez noter qu'il n'est pas possible de démarrer par temps ensoleillé ! (voir plus tard)
Raccordement de la station de remplissage
La station de remplissage est raccordée au robinet de remplissage dans le bas du ballon. Le robinet d'aération et le robinet de niveau retour sont ouverts, un bac collecteur est placé sous le robinet de niveau retour et le robinet de coupure est en partie fermé (de sorte que le vase retour peut aussi se remplir).
Le remplissage proprement dit
L'eau (mélange eau-glycol) est pompée dans le circuit avec la station de remplissage. Ceci n'est pas trop rapide, de sorte que le liquide ne circule pas via les collecteurs. Au terme du remplissage, le robinet sous la pompe est ré-ouvert (de sorte que le liquide au-dessus de la pompe entre aussi dans la conduite). Le remplissage se poursuit jusqu'à ce que l'eau (mélange eau-glycol) venant du robinet de niveau s'écoule dans le bac collecteur. Puis le remplissage est stoppé et le liquide dans le circuit dispose de quelques minutes pour se mettre à niveau.
On complète si nécessaire jusqu'à obtenir le bon niveau. La pompe est arrêtée et les différents robinets sont fermés.
MISE EN SERVICE
Si les collecteurs n'ont pas trop chaud, l'installation peut être démarrée. Sinon, il faut attendre que les collecteurs soient suffisamment refroidis.
Le temps entre le démarrage de la pompe et la circulation dans le système est mesuré et indiqué comme temps de démarrage dans la régulation. La régulation peut piloter la pompe sur base du temps de démarrage de la pompe (à sa durée de fonctionnement à pleine capacité comme pompe de refoulement, etc.).
Pour terminer, la régulation passe sur le mode utilisateur.
L'ENTRETIEN EST LIMITÉ
En principe, les systèmes à vidange automatique ne réclament pas d'entretien. Comme les collecteurs se vident quand le vase du ballon est à température, l'eau (mélange eau-glycol) n'est pas exposée à des températures trop élevées et il n'est pas question de vapeur. C'est justement cette vapeur qui entraîne la dégradation plus rapide du liquide et son remplacement avec le temps.
Mais il est conseillé que le client garde tout à l'œil. Le ballon solaire ne se déclenche pas la nuit? Autrement les sondes ont un problème. Aucun message d'erreur sur la régulation? La température du ballon solaire est inférieure à 85 °C? Plaintes quant au confort?
