Principes de régulation

Le système fonctionne par régulation différentielle : la différence de température entre le capteur et le bas du réservoir de stockage enclenche la pompe de circulation solaire. Lorsque cet écart de température n'est plus suffisant pour assurer le transfert de chaleur du fluide caloporteur à l'eau sanitaire ou lorsque la température maximale autorisée est atteinte dans le réservoir de stockage, la pompe de circulation est arrêtée par la régulation.

Le principe de régulation différentielle est illustré ci-dessous pour une journée typique de charge du réservoir de stockage.

Principe de la régulation différentielle

image19 (Source : Solarpraxis)

Pour profiter au mieux des apports solaires gratuits et rentabiliser l'investissement consenti dans le système solaire, il est impératif de donner priorité au transfert d'énergie solaire des capteurs vers le ballon de stockage chaque fois que les circonstances le permettent, sans nuire au confort d'utilisation souhaité par l'utilisateur final.

Cette priorité solaire s'effectue (notamment) par :

  • La temporisation de la production d'ECS d'appoint sur certaines plages horaires (typiquement juste avant les pics de consommation du matin et du soir (par exemple)
  • La fixation d'une température maximale admissible dans le haut du réservoir de stockage de 80 à 90°C (selon les prescriptions du fabricant)

Les capteurs solaires sont généralement conçus pour un débit de fonctionnement bien précis, indiqué dans la fiche technique du fabricant. Deux modes de circulation du fluide caloporteur dans le circuit solaire (en fonction de la vitesse d'écoulement) sont couramment rencontrés:

  • circulation « low-flow » : le débit de circulation du fluide caloporteur dans la boucle primaire de l'installation est faible (15 à 20 litres/h par m² de capteur). Ceci permet de travailler avec de faibles sections de tuyaux et une différence de température (ΔT) relativement importante entre le départ et le retour capteur (typiquement >20°C), favorisant la production d'une petite quantité d'eau - dans les strates supérieures du ballon de stockage – dont la température sera sensiblement plus élevée (+20 à 40°C) que dans le bas du ballon. Ce mode de circulation est rarement utilisé dans les systèmes domestiques en Belgique dans la mesure où il est surtout intéressant lorsque l'eau sanitaire circule dans les capteurs et que la chaleur solaire est injectée directement dans le ballon sans passer par un échangeur.
  • circulation « high-flow » : le débit de circulation du fluide caloporteur dans la boucle primaire de l'installation est relativement élevé (40 à 50 litres/h par m² de capteur); ce qui nécessite des sections de tuyaux plus importantes mais favorise les échanges thermiques avec un faible ΔT (typiquement 10°C) et donc la production d'une grande quantité d'eau - dans la moitié supérieure du ballon - avec une température légèrement plus élevée (+10°C) que dans le bas du ballon.