Utilisation d'un ballon KSE-1 dans une installation solaire

Un ballon combiné est un ballon qui regroupe une partie pour l'ECS et une partie pour le chauffage dans le même volume. Les deux volumes, bien que séparés, sont en contact l'un de l'autre.
Il permet d'une part un gain de place et d'autre part la régulation de l'installation est simplifiée.
Un bon raisonnement permet de faire des économies supplémentaire sur l'année par rapport à des systèmes à ballons séparés.
C'est justement ce raisonnement que Soleilman va vous décrire dans les pages qui suivent...
Vous voulez en savoir plus ? alors: Suivez le guide!!!
 

Présentation par votre spécialiste

  Bonjour,
Je suis votre spécialiste de l'énergie solaire, et je voudrais, en quelques pages, vous présenter un exemple d'utilisation des ballons combinés dans le domaine de l'énergie solaire.
Dans ces exemples, je prendrais un ballon KSE 1
Pour commencer, voyons un peu comment se présente cette gamme de ballon

présentation utilisation ballon combiné dans une installation solaire

  
 
Sur la partie supérieure, nous pouvons localiser 3 piquages qui donnent accès à la cuve sanitaire. Les marquages lisibles sont KW pour l'arrivée d'eau froide, WW pour la sortie chaude et enfin un piquage moins utilisé, noté Z, pour la boucle de circulation.		  


Un canal de sonde permet de positionner les sondes selon la hauteur souhaitée sur le flanc du ballon. Une adaptation judicieuse permet d'optimiser le fonctionnement.

La conception en double manteau permet d'avoir deux volumes de liquide séparés. La cuve principale permettra de stocker l'énergie de diverses sources, la cuve interne permettra de préparer l'eau chaude sanitaire



Sur le coté il y a toute une série de piquage donnant accès au volume tampon du ballon combiné. Nous verrons plus loin leurs usages et comment choisir de manière judicieuse les piquages à utiliser

Sur le coté encore, deux piquages
( VL1 et RL1 )permettent d'accéder au serpentin, qui dans notre cas nous intéresse pour l'usage solaire. Il peut y avoir un second serpentin, mais nous ne nous y attarderons pas pour l'instant

Définition des zones ECS et chauffage

 
  Concernant l'usage du ballon, la première chose à définir est la limite de séparation de la zone ECS et de la zone de puisage pour le soutien de chauffage.
De manière générale, lorsque la combustion est maitrisée (fuel, gaz, pellets ), la partie attribuée à l'appoint ECS est une fraction du haut du ballon combiné, et cette limite se définie par la hauteur du piquage choisi.
La limite de l'appoint peut aussi se piloter à l'aide d'une sonde à la hauteur souhaitée à l'aide d'une consigne de température.		  
 

importance de la zone de chauffe dans un ballon combiné

  
  Le schéma du haut présente la séparation usuelle de cette séparation, mais il est possible de modifier cette séparation au détriment du soutien de chauffage.
Comme il est possible aussi de n'utiliser le ballon combiné qu'à un strict usage de production d'eau chaude sanitaire. Cette solution peut être utiliser pour compléter la protection contre la prolifération de légionnelle dans les installations.		  
Sur les pages suivantes, nous allons d'abord voir le cas d'une chaudière à combustion contrôlée ( fuel, gaz, granulés,...)
Les cas particuliers comme le poêle à bois, bois buche sont légèrement différent dans la mise en œuvre Le ballon tampon servira de stockage pour ces énergies au même titre que l'énergie solaire

Le raisonnement - appoint et première partie des branchements

 
 

Sur ce schéma, nous voyons donc l'usage courant de l'appoint hydraulique pour l'ECS entre les deux piquages supérieurs A6 et A5. Le circuit solaire est branché sur le serpentin entre VL1 et RL1		  
  Ce schéma est le schéma ci dessus complété avec le circuit radiateur.
Comment doit on faire pour utiliser le ballon pour le soutien de chauffage ? Nous allons voir donc le raisonnement.		  
  1° Nous avons un ballon tampon dans lequel il peut y avoir de l'énergie à récupérer pour le soutien de chauffage mais peut être pas assez donc il faudra prévoir de compléter la chauffe avec la chaudière

2° Le retour radiateur peut être plus chaud que le volume tampon : il faudra donc prévoir de ne puiser dans le volume tampon que si la température y est suffisante		  

Raisonnement - suite

 
       
 
Concernant le point 1°, le trait rouge représente le circuit que doit suivre l'eau du réservoir tampon pour être injecté dans le circuit radiateur. Comme nous l'avions souhaité, si besoin, l'appoint se fera dans la chaudière.		  
Pour le point 2° une électrovanne permet de basculer entre le ballon tampon et la chaudière, nous verrons plus loin comment sélectionner l'un ou l'autre des circuits
 

Il est à noter que le trait bleu coïncide avec le trait rouge et de plus les sens de circulation sont également identiques Cela permet d'utiliser la même conduite pour les deux usages		  
Finalement il reste une question : Quel piquage doit on utiliser pour le retour radiateur dans le ballon tampon ?

?

  

Choix des piquages hydraulique - simulation

 
     
  Pour avoir une réponse au choix de ce point de piquage, l'idéal est de connaitre les diverses stratifications de température dans le ballon.
Pour cela, le plus simple est de simuler l'installation avec un logiciel spécialisé. Ci dessus une simulation effectuée avec T*Sol Expert.
On note qu'en milieu de ballon la température varie entre 40 et 60 °C en milieu de ballon proche de la température de retour radiateur.
Et on note une température de l'ordre de 20°C en bas de ballon, proche de la température de retour de plancher chauffant.		  

Schéma final avec radiateur

 
   
    Zone d'action de l'appoint pour l' eau chaude sanitaire : positionnement à la hauteur où la consigne de température doit être vérifiée
  La sonde permettant de basculer le retour radiateur vers le ballon tampon se positionne à la hauteur du piquage sélectionné, une seconde sonde de référence sera placée avant la vanne d'inversion
  Plage de fonctionnement du serpentin solaire : positionnement de la sonde à mi hauteur de l'aller et le retour environ permet de piloter la mise en marche de la pompe solaire
  Le piquage sélectionné pour le retour radiateur dans le ballon peut se faire vers le milieu du ballon (piquage A4 ou A3) car c'est là que la température du ballon est la plus proche de la température de retour de radiateur. Ceci évite les perturbations inutiles de température dans le ballon et améliore le rendement, le bas du ballon avec des températures basses est plus propice pour emmagasiner de l'énergie solaire.
ATTENTION : Sur les différents schémas les accessoires de sécurité de l'installation ne sont pas représentés, le but de ce document est purement didactique et ne peut être un document de mise en œuvre à part entière. Entre autre le volume du ballon tampon est à prendre en compte dans le calcul du vase d'expansion sur le circuit de chauffage

Schéma final avec plancher chauffant

 
     
  Dans le cas du plancher chauffant le piquage inférieur est à préférer.
La température en bas de ballon est en effet voisine de la température de retour plancher chauffant.
On perturbera moins la startification du ballon, donc on fera de meilleurs économies.		  

Schéma avec chaudière bois