COMMENT CALCULER LE SYSTÈME PHOTOTERMIE -EAU CHAUDE PHOTOVOLTAÏQUE-

Pour acheter ou installer correctement un système de photothermie, vous devez connaître trois variables :

1. Nombre de panneaux photovoltaïques (N)
2. Volume d’eau chaude nécessaire (Lt/jour)
3. Puissance de résistance (P)

Nous partons du principe que est utilisé le régulateur photothermique FOT-T 3000. Ce régulateur permet jusqu’à 2850Wc de panneau PV.

1. Nombre de plaques et tension de fonctionnement. Le régulateur FOT-T 3000 a besoin d’un minimum de 150 Vdc et d’un maximum de 300 Vdc pour s’activer. Ainsi, la tension minimale de la plaque PV doit être de 150 Vcc. Pour obtenir cette tension, des panneaux PV seront connectés en série. Disons que nous avons une plaque de 500 W à 41 V 13,5 A. Le nombre minimum d’assiettes sera de 150/41=3,6 ut, arrondi à 4 assiettes. La tension sera U=41·4=164Vdc. la puissance de la plaque installée sera de 500W · 4= 2000W. Cette valeur serait le minimum, mais on voit qu’elle peut être améliorée, puisque le régulateur FOT-T permet plus de puissance. Si nous ajoutons un panneau supplémentaire, nous obtenons :

N = 5 => Tensió de treball = 5 · 41V =205Vcc

Potència instal·lada = 5 · 500W = 2500Wp

2. Volume d’eau chaude (Lt/jour). Pour un usage résidentiel privé, la CTE précise que la consommation est de 28 litres par personne et par jour. A cette valeur, il faut ajouter le volume d’inertie thermique lors du travail avec le photovoltaïque (Vit) plus un facteur journalier (I). Vous pouvez considérer le nombre moyen de personnes vivant dans la maison ou surestimer le volume en considérant les jours où il y a des « invités ». Donnons un exemple de calcul. 5 personnes vivent généralement dans la maison, mais 7 d’entre elles se réunissent le week-end. La valeur d’inertie peut être comprise entre 1,1 et 1,8. Dans l’exemple, nous utiliserons 1,5. La valeur du facteur quotidien peut être comprise entre 1 et 3. Dans l’exemple, nous utiliserons 1,5. Ce serait comme avoir de l’eau pendant 1,5 jours sans que le soleil ne se lève.

Volume d’eau chaude intra-semaine = 28 L/p-a-d · 5 · Vit · I = 28 · 5 · 1,5 · 1,5 = 315Lt

Volume d’eau chaude le week-end = 28 L/p-j · 7 · Vit · I = 28 · 7 · 1,5 · 1,5 = 441Lt

L’accumulateur présent sur le marché sera choisi, avec la valeur la plus proche du résultat obtenu. Le volume de 315Lt ou 441Lt sera choisi en fonction du budget disponible.

3. Puissance de résistance (P). Parfois, l’accumulateur existe déjà. Dans ce cas, le pas de filetage de la résistance électrique constitue un facteur limitant. S’il s’agit d’un filetage de 1″ (dn25), il sera limité à la puissance de résistance maximale qui se trouve dans ce pas de filetage. Habituellement, les thermos électriques ont un filetage de 1″ et des accumulateurs avec un pas de filetage de 1-1/4″, 1-1/2″ voire 2″ pour les plus grands. Si l’accumulateur possède une bobine interne, celle-ci peut également conditionner la longueur (L) de la résistance. Vous devrez vérifier cela. Nous avons un thermos de 150 L avec un filetage de 1″. Le régulateur FOT-T 3000 permet l’utilisation d’une résistance conventionnelle 230Vac. C’est un gros plus. Pour connaître exactement la puissance réelle absorbée par la résistance, le travail se fera en comparant la tension nominale (230V) par rapport à l’entrée. Dans notre exemple (point 1), il s’agit de 205Vdc.

Nous recherchons d’abord la résistance nominale de la puissance PV (en appliquant Ohm) => R= 230^2/2500= 21,2Ohm. Autrement dit, il faut trouver une résistance la plus proche possible de cette valeur. Si on cherche les résistances disponibles en 1″ (lien) on voit que le modèle 1500W est le plus proche. À partir de là, nous pouvons calculer la quantité d’énergie que la résistance va réellement absorber:

P abs. = (205/230)^2 · 1 500 W = 1 192 W

ÉNERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE (PHOTOTERMIE) POUR FOURNIR DE L’ECS. ET CHAUFFAGE DANS UN IMMEUBLE DE 80 APPARTEMENTS

Grâce à une installation solaire FOTOTHERMIE réalisée par un de nos clients, les voisins d’une communauté de propriétaires composée de 80 logements, profitent de l’énergie solaire photovoltaïque pour obtenir du chauffage et de l’eau chaude sanitaire (ECS). Le bâtiment est à usage résidentiel, il est configuré sous la forme d’un bloc ouvert de six étages. Les maisons ont une superficie comprise entre 68 et 115 m2. Bien que l’installation de photothermie privilégie l’apport énergétique du champ solaire pour produire de l’eau chaude et du chauffage, elle est également soutenue par deux chaudières qui garantissent la continuité de l’approvisionnement.

Configuration de l’installation solaire photothermie

L’installation est constituée d’un système solaire photovoltaïque composé de 108 panneaux de 460W à raison de 1,35 panneaux par voisin installé en toiture. La communauté disposait déjà de deux chaudières à gazole et de deux accumulateurs de 4 500 Lt pour l’ECS (à raison de 28 L/personne-jour d’eau chaude). Chaque accumulateur possède deux lignes serpentines à l’intérieur. L’un est le circuit primaire connecté au chauffage (avec glycol) et le deuxième serpentin est un secondaire qui retourne à la chaudière pour le chauffage central. Avec Photothermia, nous avons procédé à la mise en place de résistances électriques dans chaque accumulateur de 4500Lt. Les circuits ont été réalisés en série tous les 6 panneaux PV (2760W). Le câblage photovoltaïque a été descendu du toit jusqu’au local chaudière-accumulateurs. Chaque ligne était protégée par un interrupteur magnétothermique Vcc et une surtension transitoire Vcc. Chaque ligne PV était connectée à un régulateur FOT-T 3000 et ce à une résistance conventionnelle de 230 V à 4 000 W (chaque résistance était triphasée de 12 000 W). Étant donné que les panneaux photovoltaïques ont été installés en format coplanaire avec une inclinaison de 22º, une perte déjà attendue de -18 % a été enregistrée. Ainsi, chaque champ photovoltaïque fournissait 2 263 Wc à 195 Vdc. La puissance absorbée par chaque résistance était de 2875W. Au total, un apport photothermique de 51,7 kWh a été réalisé.

Entretien de la photothermie

Une fois que chaque régulateur FOT-T 3000 a été programmé à une température de consigne de 82ºC, aucun entretien n’a été effectué. Les frais d’entretien de la propriété ont été exclusivement consacrés à l’entretien des chaudières.

Économisez du diesel grâce à la photothermie

La propriété (communauté de propriétaires de 80 voisins) avait une consommation journalière de diesel de 538 €. Avec l’installation de la photothermie, la consommation journalière est tombée à 38 €/jour.

CHAUFFAGE DE L’EAU DANS LES PROCÉDÉS INDUSTRIELS. EAU CHAUDE DANS  L’INTÉRIEUR D’UN RÉACTEUR EN ACIER INOXYDABLE

Il existe généralement les méthodes suivantes pour obtenir la température à l’intérieur du réacteur en acier inoxydable :

1. Système de chauffage : type ouvert et type fermé. Le type ouvert est relativement simple. Il se compose d’une pompe de circulation, d’un réservoir d’eau, d’un tuyau et d’un régulateur qui contrôle la vanne. Lors de l’utilisation d’eau sous pression, la résistance mécanique de l’équipement est requise. La surface extérieure de la cuve de réaction est soudée avec un tube enroulé. La résistance augmente et l’effet de transfert de chaleur diminue.

2. Chauffage à la vapeur : lorsque la température de chauffage est inférieure à 100 degrés, elle peut être chauffée à la vapeur sous pression atmosphérique ; dans la plage de 100 à 180 degrés, de la vapeur saturée peut être utilisée ; lorsque la température est plus élevée, de la vapeur surchauffée peut être utilisée.

3. Chauffage avec d’autres médias : Si le processus nécessite un fonctionnement à basse température ou si un système de chauffage sous pression doit être évité, d’autres médias peuvent être utilisés pour remplacer l’eau et la vapeur, tels que l’huile minérale (275-300 degrés), le mélange d’éther diphénylique (bouillant point 258 degrés), sel fondu (140-540 degrés), plomb liquide (point de fusion 327 degrés), etc.

4. Chauffage électrique : Au moyen d’une résistance électrique située directement à l’intérieur du réacteur. Les trois premières méthodes nécessitent d’ajouter une chemise au corps du réservoir en acier inoxydable pour obtenir la température moyenne. En raison du changement important de température, la paroi et le couvercle sont soumis à des changements de température pour générer une pression différentielle de température. Lors de l’utilisation du chauffage électrique, l’équipement est plus léger et plus simple, la température est plus facile à régler et il n’est pas nécessaire de recourir à des pompes, des fours, des cheminées et autres installations. Par conséquent, il convient aux endroits où la température de chauffage est inférieure à 400 degrés et où le prix de l’énergie électrique est relativement bas. De plus, l’utilisation d’un système photothermie permet d’obtenir des gradients de température allant jusqu’à 100 ºC et le coût énergétique final peut être considérablement réduit.