Rapport n� 1

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					CARACTERISATION DES
  CAPTEURS SOLAIRES
    AUTOSTOCKEURS
      INSTALLATIONS
INDIVIDUELLES ET COLLECTIVES


  Rapport intermédiaire
DÉVELOPPEMENT DURABLE
Environnement et Systèmes Energétiques




                            CARACTERISATION                                                 DES
             CAPTEURS SOLAIRES AUTOSTOCKEURS

             INSTALLATIONS INDIVIDUELLES ET COLLECTIVES

                               Rapport intermédiaire

                                 Guillaume BOUCHAUD (CSTB)




                                                                        La reproduction de ce rapport n'est autorisée que sous sa
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     Client      : ADEME
     Responsable : M. AMJAHDI
     Marché n°   : 01.43.029
     DECEMBRE 2004
     DD/ESE N° 04.039RS
                                                                                               DIFFUSION RESTREINTE



                         PARIS - MARNE-LA-VALLÉE - GRENOBLE - NANTES - SOPHIA ANTIPOLIS
                         CE NTRE S CI E NTI F I Q UE E T TE CHNI Q UE DU BATI M E NT
                                  Route des Lucioles - Valbonne - BP 209 - 06904 SOPHIA-ANTIPOLIS Cedex
                                            Tél. : 33 4 93 95 67 45 - Fax : 33 4 93 95 64 31
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                                Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS




                                     RÉSUMÉ

L’Ademe Guadeloupe a confié au CSTB une étude visant à mieux connaître le mode
de fonctionnement et la productivité des chauffe-eau autostockeurs lorsqu’ils sont
installés en batteries de types série ou parallèle. Le but de l’étude est de fournir des
règles ou des prescriptions de conception et d’installation permettant d’assurer un
fonctionnement correct pour ce type d’installation.

La méthode utilisée pour déterminer ces règles de conception et d’installation est la
mise en place de suivis sur des installations individuelles et collectives de chauffe-eau
autostockeurs ainsi que la modélisation.

Ce rapport d’étude intermédiaire, présente dans une première partie les résultats et
l’analyse des suivis effectués sur quatre installations individuelles et deux installations
collectives de chauffe-eau autostockeurs à la Guadeloupe. L’analyse des données
permet d’évaluer l’influence de la variation des besoins et du mauvais
dimensionnement sur ce type d’installation.

La seconde partie du rapport consiste à valider un modèle d’autostockeur individuel à
l’aide du logiciel TRNSYS à partir des résultats des suivis. Pour s’assurer du bon
fonctionnement de ce modèle, une comparaison avec les résultats du logiciel SOLO est
également faite. Le modèle permet ensuite d’étudier l’influence du profil de puisage et
de la position de l’autostockeur sur la production solaire.
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                                                           SOMMAIRE
1 INTRODUCTION ...................................................................................................................................... 5
2 PRESENTATION DES CHAUFFE-EAU AUTOSTOCKEURS ................................................................. 6
  2.1 Caractéristiques générales ................................................................................................................ 6
  2.2 Caractéristiques thermiques .............................................................................................................. 7
  2.3 Productions solaires théoriques ......................................................................................................... 7
3 DESCRIPTIONS DES INSTALLATIONS SUIVIES .................................................................................. 8
  3.1 Les Installations individuelles ............................................................................................................. 8
      3.1.1 Installation Nouy....................................................................................................................... 8
      3.1.2 Installation Rozas ..................................................................................................................... 9
      3.1.3 Installation Halley ..................................................................................................................... 9
      3.1.4 Installation Césaire................................................................................................................... 9
  3.2 Les Installations collectives .............................................................................................................. 10
      3.2.1 Installation TAM-TAM ............................................................................................................ 10
      3.2.2 Installation Cuisine centrale ................................................................................................... 10
      3.2.3 Installation Montéran .............................................................................................................. 11
4 ANALYSE DES DONNEES .................................................................................................................... 12
  4.1 Les Installations individuelles ........................................................................................................... 12
      4.1.1 Corrélation valeurs mesurées, valeurs théoriques................................................................. 12
      4.1.2 Installation Nouy..................................................................................................................... 13
      4.1.3 Installation Rozas ................................................................................................................... 14
      4.1.4 Installation Halley ................................................................................................................... 15
      4.1.5 Installation Césaire................................................................................................................. 16
      4.1.6 Bilan ................................................................................................................................... 16
      4.1.7 Comparaison des résultats à des simulations sur SOLO ...................................................... 17
  4.2 Les Installations collectives .............................................................................................................. 19
      4.2.1 Installation TAM-TAM ............................................................................................................ 19
      4.2.2 Installation cuisine centrale .................................................................................................... 22
      4.2.3 Installation Monteran .............................................................................................................. 24
      4.2.4 Bilan ................................................................................................................................... 24
5 MODELISATION .................................................................................................................................... 25
  5.1 Principe ............................................................................................................................................ 25
  5.2 Sélection du composant "autostockeur" ........................................................................................... 25
  5.3 Modèle "autostockeur" ..................................................................................................................... 25
      5.3.1 Les fichiers d’entrée ............................................................................................................... 26
      5.3.2 Le paramétrage du modèle .................................................................................................... 26
      5.3.3 Les fichiers de sortie .............................................................................................................. 26
6 VALIDATION .......................................................................................................................................... 27
  6.1 Principe de validation ....................................................................................................................... 27
  6.2 Résultats .......................................................................................................................................... 27
      6.2.1 Comparaison modèle, suivis .................................................................................................. 27
      6.2.2 Comparaison modèle, logiciel SOLO ..................................................................................... 28
  6.3 étude de sensibilité........................................................................................................................... 29
      6.3.1 Influence des besoins en ECS sur la production solaire........................................................ 29
      6.3.2 Influence de la position de l’autostockeur .............................................................................. 30
CONCLUSION ............................................................................................................................................ 31
REFERENCES ............................................................................................................................................ 32
ANNEXE 1 : Profils des consommations journalières utilisés pour les simulations ......................... 33
ANNEXE 2 : Données d’entrée, de sortie et paramètres du type 541 B ............................................... 37
ANNEXE 3 : Résultats des simulations sur le logiciel TRNSYS avec le modèle "autostockeur"...... 42
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                                  Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


1   INTRODUCTION

Dans les Départements d’Outre-Mer (DOM), on assiste à la construction d’installations solaires
de production d’eau chaude basées sur des assemblages de chauffe-eau de type
autostockeurs.

L’Ademe Guadeloupe a confié au CSTB une étude visant à mieux connaître le mode de
fonctionnement et la productivité de chauffe-eau autostockeurs lorsqu’ils sont installés en
batteries de type série ou parallèle. Le but de l’étude est de fournir des règles ou des
prescriptions de conception et d’installation permettant d’assurer un fonctionnement optimum
pour ce type d’installation.

Ces règles ou prescriptions, sont déterminées à partir de suivis sur site et par modélisation. Ce
rapport intermédiaire d’étude contient en première partie, la présentation des installations sur
lesquelles ont été effectués les suivis et l’analyse du point de vue thermique des données
obtenues. La seconde partie contient une présentation du modèle "autostockeur" réalisé à
l’aide du logiciel TRNSYS et une étude de sensibilité visant à évaluer l’influence des différents
paramètres sur la performance énergétique d’un autostockeur.
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2     PRESENTATION DES CHAUFFE-EAU AUTOSTOCKEURS

La caractéristique principale de ce type de chauffe-eau solaire est la combinaison des fonctions
de captage et de stockage de l’énergie. Les chauffe-eau autostockeurs se présentent
généralement sous la forme d’une enceinte vitrée sur le dessus, isolée au fond et sur les côtés,
contenant un réservoir peint en noir.




                                 Figure 1 : Chauffe-eau autostokeur

Ce type de chauffe-eau est utilisé dans les pays à fort taux d’ensoleillement. En France
métropolitaine, leur utilisation est rare. Leur emploi est plutôt limité aux DOM : Martinique,
Guadeloupe, Réunion.

Les avantages des chauffe-eau autostockeurs sont :

- coût faible,
- installation simple, pas de raccordement électrique (pompe) ni électronique (régulateur),
- maintenance réduite,
- bonne productivité énergétique.

Par contre, ils ont les inconvénients suivants :

- pertes nocturnes pouvant être importantes,
- difficulté d’intégration architecturale.

2.1   CARACTERISTIQUES GENERALES

Les opérations de suivis ont été effectués sur des chauffe-eau autostockeurs solarinox
compact 160 (première génération) et 160G (deuxième génération). Les caractéristiques
générales de ces derniers sont présentées dans le tableau ci-dessous :


                                         Ae (m²)             V (l)         Pmax (bar)

                 Solarinox 160               1,4             160               7

 Tableau 1 : Caractéristiques générales des chauffe-eau autostockeurs Solarinox 160 et 160G
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SYMBOLE                     DÉFINITION

Ae (m²)                     Superficie d’entrée du capteur

Pmax (bar)                  Pression maximale de service

V (l)                       Volume du réservoir de stockage


2.2     CARACTERISTIQUES THERMIQUES

Les valeurs suivantes ont été obtenues dans le cadre d’essais effectués au Centre Scientifique
et Technique du Bâtiment (CSTB) sur les autostockeurs concernés :

                                    M (kg)    A.B.p (m²)      Dn (W/K)    K/B (W/m².K)

                  Solarinox 160       126         1,06           3,15           0

                 Solarinox 160G       136         0,99           4,66           0

      Tableau 2 : Paramètres identifiés des chauffe-eau autostockeurs Solarinox 160 et 160G

SYMBOLE                     DÉFINITION

A (m²)                      Superficie hors tout du capteur

B (s. d)                    Facteur optique des capteurs, rapporté à la superficie hors tout.

Dn (W/K)                    Coefficient de déperditions thermiques du système dans son ensemble.

K (W/m².K)                  Coefficient de transmission thermique des capteurs, rapporté à la
                            superficie hors tout.

M (kg)                      Masse en eau utile

p (s. d)                   Efficacité de la boucle primaire


Les Avis Techniques des autostockeurs Solarinox compact 160 et 160G [1] délivrés par le
CSTB contiennent toutes les informations sur l’aspect technique de ces capteurs, ils sont
disponibles sur le site Internet : www.cstb.fr .

2.3     PRODUCTIONS SOLAIRES THEORIQUES

Les valeurs suivantes ont été obtenues également dans le cadre d’essais effectués au CSTB
sur les autostockeurs concernés. Les détails des conditions d’essais sont précisés dans les
Avis Techniques.

                                Zone climatique     Besoins (kWh/an) Prod. solaire (kWh/an)

            Solarinox 160              I5                   1595                    1303

           Solarinox 160G              I5                   1595                    1147

   Tableau 3 : Productivités annuelles des chauffe-eau autostockeurs Solarinox 160 et 160G
                                                       8
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La méthode SOLO permet d’évaluer les productions solaires mensuelles. Les suivis des
installations individuelles effectués sur une durée d’un mois sont comparables aux valeurs
suivantes obtenues avec le logiciel SOLO 2000 pour les deux autostockeurs concernés à la
Guadeloupe et pour des besoins de 1 600 kWh/an (soit une consommation de 160 litres par
jour à 50 °C) :

    Solarinox Janv Fév Mars Avr             Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc Annuel

      160        106    103    115    108 101 105          99   107   103      114 103    94    1258

      160G       91     90     101    95     87   93       86   94     91      101   90   80    1099

                      Tableau 4 : Productivités mensuelles en kWh des
chauffe-eau autostockeurs Solarinox 160 et 160G sur SOLO à la Guadeloupe (o = 0° et i = 20°)


3     DESCRIPTIONS DES INSTALLATIONS SUIVIES

Les suivis ont été effectués sur quatre installations individuelles et trois installations collectives
de capteurs autostockeurs à la Guadeloupe. Les grandeurs mesurées sont les suivantes :

- les températures moyennes d’entrée et de sortie du chauffe-eau en degrés Celsius (°C),

- la consommation d’eau en litre (l),

- l’ensoleillement moyen en W/m2,

- la pression en bar.

Les températures et l’ensoleillement sont des valeurs moyennes sur une minute. Le pas de
temps des mesures est de 5 minutes.

3.1     LES INSTALLATIONS INDIVIDUELLES

Les suivis sur les installations individuelles ont été menés les uns après les autres sur une
période d’un mois environ.

3.1.1    INSTALLATION NOUY



                                                           Usager : M. Nouy

                                                           Localisation : Gosier (Guadeloupe)

                                                           Type de pose : Terrasse

                                                           Orientation : 0°

                                                           Inclinaison : 15°

                                                           Type de chauffe-eau :
                                                                                   ère
                                                           SOLARINOX compact 160 (1 génération)
               Figure 2 : Vue d’ensemble
             de l’installation individuelle n°1
                                                     9
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3.1.2   INSTALLATION ROZAS


Usager : M. Rozas

Localisation : Les Abymes (Guadeloupe)

Type de pose : Tôle

Orientation : 0°

Inclinaison : 15°

Type de chauffe-eau :
                          ème
SOLARINOX compact 160G (2     génération)
                                                               Figure 3 : Vue d’ensemble
                                                             de l’installation individuelle n° 2

3.1.3   INSTALLATION HALLEY



                                                      Usager : M. Halley

                                                      Localisation : Les Abymes (Guadeloupe)

                                                      Type de pose : Terrasse

                                                      Orientation : 0°

                                                      Inclinaison : 15°

                                                      Type de chauffe-eau :
                                                                                ème
                                                      SOLARINOX compact 160G (2     génération)
          Figure 4 : Vue d’ensemble de
           l’installation individuelle n° 3

3.1.4   INSTALLATION CESAIRE



Usager : M. Césaire

Localisation : Baie-Mahault (Guadeloupe)

Type de pose : Tôle

Orientation : 20°

Inclinaison : 10°

Type de chauffe-eau :
SOLARINOX compact 160 (1ère génération)
                                                             Figure 5 : Vue d’ensemble
                                                           de l’installation individuelle n° 4
                                                     10
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3.2     LES INSTALLATIONS COLLECTIVES

Les suivis sur les installations collectives ont été menés sur une période de trois mois environ.

3.2.1    INSTALLATION TAM-TAM


                                                     Usager : Restaurant TAM-TAM

                                                     Localisation : Gosier (Guadeloupe)

                                                     Type de pose : Tôle

                                                     Orientation : 45°

                                                     Inclinaison : 25°

                                                     Type de chauffe-eau : SOLARINOX
                                                     compact 160 (1ère génération)

                                                     Description de l’installation : 6 chauffe-eau
           Figure 6 : Vue d’ensemble                 en série soit 960 litres de stockage
          de l’installation collective n° 1


3.2.2    INSTALLATION CUISINE CENTRALE

Usager : Cuisine centrale

Localisation : Anse-Bertrand (Guadeloupe)

Type de pose : Tôle

Orientation : 50°

Inclinaison : 5°

Type de chauffe-eau : SOLARINOX
compact 160 G (2ème génération)

Nombre de chauffe-eau : 9

Description de l’installation : 9 chauffe-eau               Figure 7 : Vue d’ensemble
en série (3 chauffe-eau sont non utilisés)                 de l’installation collective n° 2
soit 1440 litres de stockage
                                                    11
                                     Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS



3.2.3   INSTALLATION MONTERAN

                                                    Usager : Montéran

                                                    Localisation : Saint-Claude (Guadeloupe)

                                                    Type de pose : Terrasse

                                                    Orientation : 10°

                                                    Inclinaison : 10°

                                                    Type de chauffe-eau : SOLARINOX
                                                                  ère
                                                    compact 160 (1 génération)

                                                    Description de l’installation : 2 branches en
          Figure 8 : Vue d’ensemble                 parallèle de 6 chauffe-eau en série soit
         de l’installation collective n° 3          1920 litres de stockage
                                                    12
                                     Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


4     ANALYSE DES DONNEES

4.1     LES INSTALLATIONS INDIVIDUELLES

4.1.1     CORRELATION VALEURS MESUREES, VALEURS THEORIQUES

Le tableau suivant présente une comparaison entre les valeurs mesurées lors des périodes de
suivi et mesurées sur plusieurs années à la station météo Raizet à la Guadeloupe (source :
Météonorm) [2]. Les données comparées sont l’irradiation moyenne dans le plan des capteurs
et la température moyenne de l’eau froide.


             Installation              Nouy            Rozas              Halley      Césaire

                                     30/06/03         1/01/04         22/06/04        20/10/04
         Période de mesure
                                    au 11/09/03     au 31/01/04      au 09/08/04     au 17/11/04

         Durée de la mesure           31 jours        31 jours            37 jours    28 jours
       Irradiation moyenne
    mesurée sur site (kWh/m²/j)          6               4,2                4,7          3,8

       Irradiation moyenne
                                         6               5,7                 6           5,6
      Meteonorm (kWh/m²/j)

    Température moyenne eau
                                        31,8             25,5              28,8         27,2
    froide mesurée sur site (°C)

    Température moyenne eau
                                        27,2             25,3              27,3         26,2
      froide Meteonorm (°C)

        Tableau 5 : Corrélation des valeurs mesurées sur les quatre installations individuelles
                           et des valeurs théoriques issues de Meteonorm

Les irradiations moyennes mesurées sont inférieures aux valeurs issues de Meteonorm sauf
sur le site de Nouy. Les conditions climatiques sur les sites de Rozas, Halley et Césaire ne sont
donc pas les mêmes qu’à la station météo Raizet. La présence probable de masques sur ces
trois installations peut expliquer ces écarts d’irradiations.

Les températures d’eau froide (EF) mesurées sont supérieures aux températures issues de
Meteonorm quel que soit le site. Ceci est dû aux erreurs de mesures sur les installations suivies
causées par le réchauffement de la température de l’eau froide sur la longueur de la
canalisation. Les températures mesurées étant des valeurs moyennes sur une minute, ces
dernières sont donc légèrement surévaluées. Ce phénomène explique également que plus
l’irradiation est importante, plus l’écart entre la température d’eau froide mesurée et la
température d’eau froide théorique est important.
                                                                            13
                                                       Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


  4.1.2       INSTALLATION NOUY



Période étudiée : 30/06/04 au 11/09/04                                        Pression moyenne : 3,9 bars

Irradiation moyenne : 6 kWh/m2/j                                              Volume puisé : 49 l/j (volume de stockage : 160
                                                                              l)
Température moyenne EF : 31,8 °C
                                                                              Production solaire mensuelle : 42,5
Température moyenne de sortie : 55,5 °C                                       kWh/mois

         Répartition des températures de sortie -                                                      Profil journalier moyen de consommation - Nouy

                           Nouy                                                                       20%
                    7%
                                                          TSS>50




                                                                                   Fraction horaire
                                                                                                      15%
  25%                                                     50>TSS>40
                                                                                                      10%
                                                          40>TSS>30
                                                                                                      5%
                                                 68%
                                                                                                      0%




                                                                                                             1
                                                                                                             2
                                                                                                             3
                                                                                                             4
                                                                                                             5
                                                                                                             6
                                                                                                             7
                                                                                                             8
                                                                                                             9
                                                                                                            10
                                                                                                            11
                                                                                                            12
                                                                                                            13
                                                                                                            14
                                                                                                            15
                                                                                                            16
                                                                                                            17
                                                                                                            18
                                                                                                            19
                                                                                                            20
                                                                                                            21
                                                                                                            22
                                                                                                            23
                                                                                                            24
                                                                                                                           Heures de la journée




    Répartition des températures de sortie av           Répartition des températures de sortie                         Répartition des températures de sortie ap
                   10h - Nouy                                     de 10h à 18h - Nouy                                                  18h - Nouy
                                                         14%      2%                                                             4%
     20%                                 TSS>50                                                         TSS>50                                              TSS>50
                                37%                                                                                  24%
                                         50>TSS>40                                                      50>TSS>40                                           50>TSS>40
                                         40>TSS>30                                                      40>TSS>30                                           40>TSS>30


                                                                                                                                                  72%
        43%                                                                 84%




                   Figures 9 à 13 : Répartition des volumes et des températures de puisage
                                     au cours de la journée sur le site Nouy



Observations :

Le site bénéficie d’un bon ensoleillement. La consommation en eau chaude sanitaire (ECS) de
l’usager est faible et répartie sur la journée. Par conséquent plus des 2/3 du volume puisé est à une
température supérieure à 55 °C assurant un bon confort à l’usager.
                                                                                  14
                                                           Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


  4.1.3        INSTALLATION ROZAS



Période étudiée : 1/01/04 au 31/01/04                                             Pression moyenne : 3,7 bars

Irradiation moyenne : 4,2 kWh/m2/j                                                Volume puisé : 63 l/j (volume de stockage : 160
                                                                                  l)
Température moyenne EF : 25,5 °C
                                                                                  Production solaire mensuelle : 39 kWh/mois
Température moyenne de sortie : 42,8 °C

                                                                                                           Profil journalier moyen de consommation - Rozas
        Répartition des températures de sortie -
                         Rozas                                                                       30%

                                            25%                                                      25%




                                                                                    Pourcentage de
                                                                                     consommation
                                                            TSS>50
                                                                                                     20%
47%                                                         50>TSS>40
                                                                                                     15%
                                                            40>TSS>30
                                                                                                     10%
                                                                                                     5%
                                          28%                                                        0%




                                                                                                            01
                                                                                                            02
                                                                                                            03
                                                                                                            04
                                                                                                            05
                                                                                                            06
                                                                                                            07
                                                                                                            08
                                                                                                            09
                                                                                                            10
                                                                                                            11
                                                                                                            12
                                                                                                            13
                                                                                                            14
                                                                                                            15
                                                                                                            16
                                                                                                            17
                                                                                                            18
                                                                                                            19
                                                                                                            20
                                                                                                            21
                                                                                                            22
                                                                                                            23
                                                                                                            00
                                                                                                                          Heures de la journée



      Répartition des températures de sortie av             Répartition des températures de sortie de                    Répartition des températures de sortie ap
                     10h - Rozas                                         10h à 18h - Rozas                                              18h - Rozas
                   0% 5%                                                                                                    12%
                                         TSS>50                                                            TSS>50                                27%        TSS>50
                                         50>TSS>40   45%                                     42%           50>TSS>40                                        50>TSS>40
                                         40>TSS>30                                                         40>TSS>30                                        40>TSS>30



             95%                                                         13%                                              61%




                     Figures 14 à 18 : Répartition des volumes et des températures de puisage
                                       au cours de la journée sur le site Rozas



Observations :

La consommation en ECS de l’usager sur ce site est également faible et les puisages les plus
importants se font le matin et le soir. L’ensoleillement n’est pas exceptionnel mais suffisant pour que
pratiquement 90 % des volumes puisés le soir après 18 h soient à une température supérieure à 40
°C.
                                                                             15
                                                      Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


  4.1.4        INSTALLATION HALLEY



Période étudiée : 22/06/04 et 09/08/04                                          Pression moyenne : -

Irradiation moyenne : 4,7 kWh/m2/j                                              Volume puisé : 116 l/j (volume de stockage :
                                                                                160 l)
Température moyenne EF : 28,8 °C
                                                                                Production solaire mensuelle : 57 kWh/mois
Température moyenne de sortie : 42,2 °C

         Répartition des températures de sortie -                                                         Profil journalier moyen de consommation - Halley
                          Halley                                                                        16%
                                                                                                        14%
                                       18%




                                                                                     Fraction horaire
                                                      TSS>50                                            12%
                                                                                                        10%
48%                                                   50>TSS>40
                                                                                                        8%
                                                      40>TSS>30                                         6%
                                                                                                        4%
                                                                                                        2%
                                             34%
                                                                                                        0%




                                                                                                              01
                                                                                                              02
                                                                                                              03
                                                                                                              04
                                                                                                              05
                                                                                                              06
                                                                                                              07
                                                                                                              08
                                                                                                              09
                                                                                                              10
                                                                                                              11
                                                                                                              12
                                                                                                              13
                                                                                                              14
                                                                                                              15
                                                                                                              16
                                                                                                              17
                                                                                                              18
                                                                                                              19
                                                                                                              20
                                                                                                              21
                                                                                                              22
                                                                                                              23
                                                                                                              00
                                                                                                                                 Heures de la journée




      Répartition des températures de sortie av        Répartition des températures de sortie de                            Répartition des températures de sortie ap
                     10h - Halley                                  10h à 18h - Halley                                                      18h - Halley
              0%             26%
                                         TSS>50                                                           TSS>50                                     25%       TSS>50
                                                     31%                          32%                                 36%
                                         50>TSS>40                                                        50>TSS>40                                            50>TSS>40
                                         40>TSS>30                                                        40>TSS>30                                            40>TSS>30



      74%                                                         37%                                                                          39%




                     Figures 19 à 23 : Répartition des volumes et des températures de puisage
                                       au cours de la journée sur le site Halley



Observations :

Les puisages d’ECS de l’usager sur ce site sont importants et concentrés le matin entre 7 et 12 h. Or
avant 10 h, les ¾ des volumes puisés sont à une température inférieure à 40 °C. Donc, malgré une
consommation importante, la production solaire n’est pas remarquable compte-tenu du profil de
puisage matinal de l’usager.
                                                                               16
                                                        Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


  4.1.5       INSTALLATION CESAIRE

Période étudiée : 20/10/04 au 17/11/04                                         Pression moyenne : -

Irradiation moyenne : 3,8 kWh/m2/j                                             Volume puisé : 54 l/j (volume de stockage : 160 l)

Température moyenne EF : 27,2 °C                                               Production solaire mensuelle : 28,7 kWh/mois

Température moyenne de sortie : 42,3 °C

         Répartition des températures de sortie -                                                             Profil journalier moyen de consommation - Césaire

                          Césaire                                                                       30%

                                                                                                        25%
                                   11%




                                                                                     Fraction horaire
                                                           TSS>50
                                                                                                        20%
                                                           50>TSS>40
                                                                                                        15%
                                                           40>TSS>30
                                                                                                        10%
55%                                               34%                                                   5%

                                                                                                        0%




                                                                                                               01
                                                                                                                    02
                                                                                                                         03
                                                                                                                              04
                                                                                                                                   05
                                                                                                                                        06
                                                                                                                                             07
                                                                                                                                                  08
                                                                                                                                                       09
                                                                                                                                                            10
                                                                                                                                                                 11
                                                                                                                                                                      12
                                                                                                                                                                           13
                                                                                                                                                                                14
                                                                                                                                                                                     15
                                                                                                                                                                                          16
                                                                                                                                                                                               17
                                                                                                                                                                                                    18
                                                                                                                                                                                                             19
                                                                                                                                                                                                                  20
                                                                                                                                                                                                                       21
                                                                                                                                                                                                                            22
                                                                                                                                                                                                                                 23
                                                                                                                                                                                                                                      00
                                                                                                                                                       Heures de la journée




      Répartition des températures de sortie               Répartition des températures de sortie                                                 Répartition des températures de sortie
                  av 10h - Césaire                                  de 10h à 18h - Césaire                                                                   ap 18h - Césaire
                  2%                     TSS>50                                                               TSS>50                                                                 12%                               TSS>50
                             21%                          22%
                                         50>TSS>40                                   39%                      50>TSS>40             37%                                                                                50>TSS>40
                                         40>TSS>30                                                            40>TSS>30                                                                                                40>TSS>30



   77%                                                     39%                                                                                                                                 51%




                   Figures 24 à 28 : Répartition des volumes et des températures de puisage
                                   au cours de la journée sur le site Césaire

 Observations :

 La consommation en ECS de l’usager sur ce site est faible et les puisages les plus importants se
 font le matin. De plus l’ensoleillement n’est pas très élevé. Par conséquent la température à la
 sortie de l’autostockeur et la production solaire sur ce site sont faibles.



  4.1.6       BILAN

  En résumé :

                                                                                                                                         Production                                       Pression
                         Période de                Volume T°C moy. EF T°C moy. de
          Site                                                                                                                             solaire                                        moyenne
                          mesure                  puisé (l/j) (°C)     sortie (°C)
                                                                                                                                        (kWh/mois)                                         (Bar)
                        30/06/03 au
         Nouy                                        49               31,8                               55,5                                      42,5                                             3,9
                          11/09/03
                         1/01/04 au
         Rozas                                       63               25,5                               42,8                                          39                                           3,7
                          31/01/04
                        22/06/04 au
         Halley                                      116              28,8                                42                                           57                                                -
                          09/08/04
                        20/10/04 au
       Césaire                                       54               27,2                               42,3                                      28,7                                                  -
                          17/11/04

                       Tableau 6 : Résultats obtenus sur les quatre installations individuelles
                                                   17
                                    Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


Les productions solaires des autostockeurs des quatre sites ne sont pas très élevées sachant
que la production solaire mensuelle d’un solarinox 160 peut atteindre 115 kWh dans de bonnes
conditions à la Guadeloupe (se reporter au paragraphe 2.3). Les productivités sont
inférieures à ce qu’on pourrait attendre pour plusieurs raisons :

      -   Les ensoleillements des sites de Rozas, Halley et Césaire sont inférieurs à
          l’ensoleillement moyen mesuré à Raizet, station météo de référence à la
          Guadeloupe.

      -   Les consommations en ECS des usagers des sites de Nouy, Rozas et Césaire
          sont faibles.

      -   Les puisages de l’ECS des usagers des sites Halley et Césaire sont effectués
          principalement le matin ce qui n’est pas favorable à ce type de chauffe-eau solaire
          puisqu’une importante partie de l’énergie accumulée la journée est perdue la nuit.

4.1.7     COMPARAISON DES RESULTATS A DES SIMULATIONS SUR SOLO

Les paramètres d’entrée du logiciel SOLO sont :

- les conditions météorologiques,
- les caractéristiques du chauffe-eau,
- la consommation journalière de l’usager,
- et la température de consigne de l’eau chaude sanitaire.

Dans notre cas, pour les simulations, la valeur prise pour la température de consigne est la
température moyenne de sortie mesurée sur site. On considère donc que la totalité des besoins
de l’usager est assurée par l’installation (taux de couverture = 100 %). Cependant dans le cas
où la simulation ne permettrait pas d’obtenir un recouvrement total des besoins (taux de
couverture  100 %), la température de consigne paramétrée n’est pas la température
moyenne de sortie de la simulation et cette dernière se calcule de la manière suivante :

                   TSS = taux de couverture x TC + (1- taux de couverture) x TEF
Avec :

SYMBOLE                  DÉFINITION

TSS                      Température moyenne de sortie du système

TC                       Température de consigne

TEF                      Température de l’eau froide
                                                     18
                                      Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


Résultats des simulations sur le logiciel SOLO :

                                           T°C     T°C de Prod. solaire Différence
                               Volume                                               Taux de
   Site    Période simulée                moy. EF consigne mensuelle     suivi et
                              puisé (l/j)                                          couverture
                                           (°C)     (°C)   (kWh/mois)     SOLO

           Moyenne juillet-
   Nouy                          49        27,2        55          45,6    8,6 %        93 %
             août-sept.

  Rozas        Janvier           63        25,3        43           40     2,6 %        99 %

           Moyenne juillet-
  Halley                        116        27,3        42           60     5,3 %        99 %
               août

           Moyenne oct.-
 Césaire                         54        26,2        42           30     4,5 %       100 %
               nov.

                   Tableau 7 : Résultats obtenues avec le logiciel SOLO 2000
                           pour les quatre installations individuelles

Sans tenir compte des profils journaliers, les résultats des simulations sur le logiciel SOLO sont
proches des résultats obtenus lors des suivis, les écarts sont inférieurs à 10 %.

Pour l’installation Nouy, les valeurs mesurées sur site donnent avec le logiciel SOLO un taux de
couverture de 93 % soit une température moyenne de sortie de l’autostockeur de 53 °C (et non
55 °C).
                                                         19
                                          Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


    4.2     LES INSTALLATIONS COLLECTIVES

    4.2.1    INSTALLATION TAM-TAM

Période étudiée : 15/04/04 au 1/06/04                    Pression moyenne : 4,6 bars

Irradiation moyenne : -                                  Volume puisé : 320 l/j (volume de stockage : 960 l)

Température moyenne EF : 27,4 °C                         Production solaire mensuelle : 317,8 kWh/mois

Température moyenne de sortie : 55,5 °C

       Répartition des températures de sortie -                                      Profil journalier moyen de consommation - TAM-TAM

                      TAM-TAM                                                        14%
            12%                                                                      12%
                                          TSS>50




                                                                  Fraction horaire
                                                                                     10%
 17%                                      50>TSS>40                                  8%
                                          40>TSS>30                                  6%
                                                                                     4%
                                                                                     2%
                                 71%                                                 0%




                                                                                            1
                                                                                            2
                                                                                            3
                                                                                            4
                                                                                            5
                                                                                            6
                                                                                            7
                                                                                            8
                                                                                            9
                                                                                           10
                                                                                           11
                                                                                           12
                                                                                           13
                                                                                           14
                                                                                           15
                                                                                           16
                                                                                           17
                                                                                           18
                                                                                           19
                                                                                           20
                                                                                           21
                                                                                           22
                                                                                           23
                                                                                           24
                                                                                                         Heures de la journée




                  Figures 29 et 30 : Répartition des volumes et des températures de puisage
                                 au cours de la journée sur le site TAM-TAM

    Observations :

    La consommation en ECS du restaurant TAM-TAM est de 320 litres par jour or le volume
    de stockage est de 960 litres, l’installation est donc surdimensionnée. Le profil de
    consommation est adapté à ce type de chauffe-eau puisque les puisages d’eau chaude
    commencent vers 10 h et sont répartis sur la journée. Par conséquent la température de sortie
    est élevée avec une moyenne de 55 °C. Cependant, bien que l’installation soit
    surdimensionnée, il reste 12 % des volumes puisés à une température inférieure à 40°C.

    Répartition de l’énergie produite par autostockeurs :


                          Autostockeurs                    n° 1                      n° 2       n° 3       n° 4      n° 5       n° 6

            Énergie mensuelle produite (kWh/mois)         114,5                      74,9      49,8       33,1       22,9       22,7

          Contribution moyenne à la production            36 % 23,5 % 15,7 % 10,5 % 7,2 % 7,1 %

             Température moyenne de sortie (°C)            37,5                      44,2      48,6       51,5       53,5       55,5

             écart températures entrée/sortie (°C)         10,1                      6,6        4,4        2,9        2,0       2,0

              Tableau 8 : Résultats du suivi sur l’installation TAM-TAM sur la période étudiée

    Le premier autostockeur de la série (c’est à dire celui par lequel arrive l’eau froide du
    réseau) produit 36 % de l’énergie totale de l’installation contre 7 % pour les deux
    derniers autostockeurs de la série. Le graphique suivant illustre la contribution énergétique
    de chacun des chauffe-eau autostockeurs de l’installation.
                                                                20
                                              Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS



                         140                                                60
                         120                                                50
                         100


              kWh/mois
                                                                            40          Production
                          80                                                            mensuelle moyenne
                                                                            30 °C
                          60                                                            Température
                                                                            20          moyenne de sortie
                          40
                          20                                                10
                           0                                                0
                               n° 1   n° 2    n° 3   n° 4    n° 5    n° 6
                                             Autostockeurs


           Figure 31 : Productions mensuelles et températures de sortie moyennes
                        des 6 autostockeurs de l’installation TAM-TAM

Influence du dimensionnement sur la production solaire :

Compte-tenu des résultats obtenus sur cette installation, il est intéressant d’observer les
résultats sur une partie des autostockeurs du système et par conséquent d’étudier l’influence
d’un mauvais dimensionnement sur la productivité de celui-ci. Le tableau suivant présente les
résultats obtenues à la sortie du 3ième, 4ième, 5ième et 6ième autostockeur de la série :


                                                             Température             Production         Productivité
                                       Volume de
                                                             moyenne de                solaire           mensuelle
                                       stockage (l)
                                                              sortie (°C)           (kWh/mois)        (kWh/mois/m2)

 6 autostockeurs en série                     960                   55,5              317,8                 37,8

      Les 5 premiers
                                              800                   53,5              295,1                 42,2
  autostockeurs en série

      Les 4 premiers
                                              640                   51,5              272,2                 48,6
  autostockeurs en série

      Les 3 premiers
                                              480                   48,6              239,1                 56,9
  autostockeurs en série

        Tableau 9 : Résultats du suivi sur l’installation TAM-TAM sur la période étudiée
                                                       21
                                        Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


Les figures ci-dessous illustrent la répartition moyenne des températures de sortie des
autostockeurs de l’installation TAM-TAM au cours de la journée :

    Répartition des températures de sortie                  Répartition des températures de sortie
sur la journée avec 6 autostockeurs en série :          sur la journée avec 5 autostockeurs en série :

        Répartition des températures de sortie -               Répartition des températures de sortie
                       TAM-TAM                                               TAM-TAM
            12%                                                     15%
                                           TSS>50                                                TSS>50
 17%                                       50>TSS>40                                             50>TSS>40
                                           40>TSS>30                                             40>TSS>30
                                                        22%
                                                                                          63%
                                  71%




    Répartition des températures de sortie                  Répartition des températures de sortie
sur la journée avec 4 autostockeurs en série :          sur la journée avec 3 autostockeurs en série :

        Répartition des températures de sortie                 Répartition des températures de sortie
                      TAM-TAM                                                TAM-TAM
         18%                                                  24%
                                           TSS>50                                                TSS>50
                                           50>TSS>40                                       46%   50>TSS>40
                                           40>TSS>30                                             40>TSS>30

                                     56%
  26%
                                                              30%




                       Figures 32 à 36 : Répartition des températures de sortie
                            des autostockeurs de l’installation TAM-TAM

Observations :

Trois autostockeurs en série permettent un stockage d’un volume de 480 litres ce qui est plus
adapté à la consommation du restaurant. Ils fournissent ¾ des volumes puisés à une
température supérieure à 40 °C.

Dans le cas présent, les six autostockeurs permettent de fournir pratiquement les ¾ des
volumes puisés à une température supérieure à 50 °C. Les trois autostockeurs
supplémentaires diminuent la productivité solaire du système (production solaire ramenée au
m2) mais permettent l’un après l’autre d’augmenter légèrement la température moyenne de
sortie.

Il faut préciser que le profil de consommation du restaurant TAM-TAM est favorable à
l’utilisation d’autostockeurs puisque les puisages se font dans l’après midi et dans la soirée. Par
conséquent, le surdimensionnement de l’installation permet une augmentation de la
température moyenne de sortie du système. Il est nécessaire cependant de vérifier l’utilité d’un
surdimensionnement sur ce type d’installation lorsque les puisages se font le matin par
exemple.
                                                              22
                                            Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


    4.2.2   INSTALLATION CUISINE CENTRALE

Période étudiée : 27/04/04 au 24/06/04                     Pression moyenne : 3,4 bars

Irradiation moyenne : 7,2 kWh/m2/j                         Volume puisé :30 l/j (volume de stockage : 1440 l)

Température moyenne EF : 31,7 °C                           Production solaire mensuelle : 31,4 kWh/mois

Température moyenne de sortie : 61,6 °C

      Répartition des températures de sortie                                            Profil journalier moyen de consommation - Cuisine
                 Cuisine centrale                                                                             centrale
                                                                                        25%
       9%     5%
                                        TSS>50                                          20%




                                                                     Fraction horaire
                                        50>TSS>40
                                                                                        15%
                                        40>TSS>30
                                                                                        10%

                                                                                        5%
                         86%                                                            0%




                                                                                               1
                                                                                               2
                                                                                               3
                                                                                               4
                                                                                               5
                                                                                               6
                                                                                               7
                                                                                               8
                                                                                               9
                                                                                              10
                                                                                              11
                                                                                              12
                                                                                              13
                                                                                              14
                                                                                              15
                                                                                              16
                                                                                              17
                                                                                              18
                                                                                              19
                                                                                              20
                                                                                              21
                                                                                              22
                                                                                              23
                                                                                              24
                                                                                                            Heures de la journée




                 Figures 37 et 38 : Répartition des volumes et des températures de puisage
                             au cours de la journée sur le site Cuisine centrale

Observations :

    La consommation en ECS de la Cuisine centrale est de 30 litres par jour or le volume de
    stockage est de 1440 litres, l’installation est surdimensionnée. Compte-tenu du
    surdimensionnement et du profil de puisage, 85 % des volumes puisées d’eau chaude sont
    supérieurs à une température de 50 °C. Cependant, 5 % des volumes puisés sont à une
    température inférieure à 40°C.

    Répartition de l’énergie produite par autostockeurs :


            Autostockeurs            n° 1      n° 2    n° 3        n° 4                       n° 5   n° 6      n° 7      n° 8      n° 9

         Énergie mensuelle
          produite (kWh/j)          23,2       5,7     0,06        2,7                        0,45   -1,1       0,1       0,1      0,04

      Contribution moyenne
                           73,6 % 18,4 % 0,2 % 8,6 % 1,4 % -3,4 % 0,4 % 0,4 % 0 %
         à la production

       Température moyenne
          de sortie (°C)            53,8       59,2    59,3        61,9                       62,3   61,3      61,4 61,5 61,6

         Écart températures
                                    22,1       5,4     0,1         2,6                        0,4      -1       0,1       0,1      0,1
          entrée/sortie (°C)

         Tableau 10 : Résultats du suivi sur l’installation Cuisine centrale sur la période étudiée
                                                                          23
                                                    Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


Le premier autostockeur de la série produit 74 % de l’énergie totale de l’installation alors
que les sept derniers n’apportent pratiquement pas d’énergie. Le graphique suivant illustre
la contribution énergétique de chacun des chauffe-eau autostockeurs de l’installation :


                           28                                                          70

                           23                                                          60

                                                                                       50
                           18
                kWh/mois




                                                                                       40
                           13                                                               °C     Production mensuelle
                                                                                       30          moyenne

                            8                                                                      Température moyenne
                                                                                       20          de sortie
                            3                                                          10

                           -2   n°1   n°2   n°3   n°4   n°5   n°6   n°7    n°8   n°9   0
                                                  Autostockeurs




              Figure 39 : Productions mensuelles et températures de sortie moyennes
                        des 9 autostockeurs de l’installation Cuisine centrale

Influence du dimensionnement sur la production solaire :

                                                                                            Prod. solaire           Productivité
                                              Volume de T°C moyenne
                                                                                             mensuelle               mensuelle
                                              stockage (l) de sortie (°C)
                                                                                            (kWh/mois)            (kWh/mois/m2)
   9 autostockeurs en série                        1440                   61,6                   31,4                       2,5
        Les 2 premiers
                                                    320                   59,2                   28,9                       10,3
    autostockeurs en série
   Le premier autostockeur                          160                   53,8                   23,2                       16,6

     Tableau 11 : Résultats du suivi sur l’installation cuisine centrale sur la période étudiée

Les figures ci-dessous illustrent la répartition moyenne des températures de sortie du premier
et du dernier autostockeur de l’installation Cuisine centrale au cours de la journée :

             9 autostockeurs en série                                                      le premier autostockeur

Répartition des températures de sortie sur la                             Répartition des températures de sortie sur la
journée :                                                                 journée :

      Répartition des températures de sortie                                      Répartition des températures de sortie
                 Cuisine centrale                                                            Cuisine centrale
        9%      5%                                                                          9%
                                                        TSS>50                                                                  TSS>50
                                                        50>TSS>40                                                               50>TSS>40
                                                        40>TSS>30                                                               40>TSS>30
                                                                           32%
                                                                                                                          59%

                                      86%
                                                      24
                                       Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS




Répartition des températures de sortie avant          Répartition des températures de sortie avant
7 h 00 :                                              7 h 00 :

        Répartition des températures de sortie               Répartition des températures de sortie
               av 7h - Cuisine centrale                             av 7h - Cuisine centrale
                   0%                                               7%
                                          TSS>50                                               TSS>50
  38%                                     50>TSS>40                                            50>TSS>40
                                          40>TSS>30                                            40>TSS>30

                                   62%

                                                                             93%




                        Figures 40 à 43 : Répartition des températures de sortie
                           des autostockeurs de l’installation Cuisine centrale

Observations :

Au niveau du confort, un autostockeur suffit à fournir plus de 90 % des volumes puisés à une
température supérieure à 40 °C à la Cuisine centrale. On observe également que pour les
premiers puisages de la journée avant 7 h 00 du matin, la température de sortie du premier
autostockeur est plus élevée qu’à la sortie des 9 autostockeurs en série. Ceci met en évidence
l’inutilité d’un surdimensionnement de ce type d’installation lorsque les puisages d’eau chaude
sont matinaux.

4.2.3   INSTALLATION MONTERAN

Le suivi de cette installation a commencé le 12 novembre 2004, les données n’ont pas encore
été exploitées.

4.2.4   BILAN

Il est nécessaire avant la mise en place d’une installation d’autostockeurs en batterie de
bien déterminer les besoins de l’usager en utilisant des ratios de consommation adéquats
ou par un suivi de la consommation de l’usager sur quelques jours. Les informations suivantes
sont nécessaires :

- volume moyen puisé par jour,
- température de l’eau chaude souhaitée,
- profil journalier de consommation.

Il faut prendre en compte le profil de puisage dans le dimensionnement d’une
installation collective d’autostockeurs. Lorsque l’usager consomme l’eau chaude dans la
journée ou le soir (restaurant TAM-TAM), le surdimensionnement d’une installation de ce type
permet à ce dernier d’obtenir une température élevée de l’ECS. Par contre, le
surdimensionnement est pratiquement inutile lorsque les puisages d’ECS se font le matin
puisque l’essentiel de l’énergie accumulée par l’installation est perdue la nuit.

Le surdimensionnement ne permet pas d’augmenter les faibles températures de puisage
lors des périodes de mauvais ensoleillement. Le seul moyen d’éviter ce problème est donc
d’ajouter un appoint sur ce type d’installation.
                                                 25
                                  Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS



5     MODELISATION
5.1   PRINCIPE
On utilise le logiciel TRNSYS version 15 dans l’environnement de développement IISiBât.
TRNSYS (TRaNsient SYstem Simulation program) est un code de calcul des performances
thermiques des bâtiments et de leurs équipements, mis au point à l’université du Wisconsin à
Madison, paru en 1976 et largement utilisé dans le monde depuis, notamment pour le calcul
des installations solaires actives.
IISiBât est un environnement générique développé au CSTB qui utilise le langage Le-Lisp. Au
sein d’IISiBât, l’utilisation de TRNSYS est facilitée à plusieurs niveaux. La description d’un
système complexe est plus rapide. La création et l’archivage de nouveaux composants sont
facilités par une approche orientée objet.
TRNSYS est de structure modulaire. Il inclut une bibliothèque standard d’une cinquantaine de
composants. Ces composants sont appelés types. Ce sont soit des composants physiques
(capteur solaire, stockage…), soit d’autres éléments utiles à la simulation (lecteur de fichier,
intégrateur, opérateur algébrique…). Ces types sont des sous-programmes écrits en Fortran.
5.2   SELECTION DU COMPOSANT "AUTOSTOCKEUR"
Le composant utilisé pour la modélisation du chauffe-eau autostockeur est le type 541b. Ce
type considère l’autostockeur comme étant un parallélépipède rectangle dont une des surfaces
joue le rôle de capteur. Un fluide caloporteur dans le parallélépipède est en contact avec la
surface de captage par laquelle l’énergie solaire est transférée. Ce fluide peut être l’eau de
puisage ou un fluide anti-gel dans le cas où un échangeur de chaleur immergé est présent
dans l’autostockeur.
La liste complète des entrées, sorties et des paramètres de ce type se trouve en annexe 2.
5.3   MODELE "AUTOSTOCKEUR"
L’assemblage des composants pour la modélisation d’un autostockeur est représenté sur la
figure suivante :




          Figure 44 : Schéma de modélisation TRNSYS du chauffe-eau autostockeur
                                                    26
                                     Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


5.3.1   LES FICHIERS D’ENTREE

Les deux fichiers d’entrée sont les suivants :

1. Le fichier "météo" lu par le type 9. Il contient les données suivantes :

   - irradiation global sur le plan horizontal en W/m2,
   - irradiation diffus sur le plan horizontal en W/ m2,
   - température de l’eau froide en °C,
   - température de l’air extérieur en °C.

Les données météorologiques prises pour les simulations sont celles de la station météo Raizet
(16°16’N, 61°31’O, altitude : 7 m) à la Guadeloupe. Ces valeurs sont issues de Météonorm [1].

2. Le fichier "conso" également lu par le type 9. Il contient le profil des consommations
   journalières. Un fichier de ce type a été créé pour chaque installation suivi (se référer à
   l’annexe 1).

5.3.2   LE PARAMETRAGE DU MODELE

les calculs de radiation solaire sur la surface du capteur sont effectués par le type 16 à partir
des données météorologiques.

Le composant "equa profil puisage" effectue une multiplication pour obtenir un profil avec le
volume journalier désiré.

Des types d‘équations permettent de calculer les quantités d’énergies fournies par mois.

Les températures calculées par le modèle s’affichent à l’écran durant la simulation (type 65).

Le type 541b représente le système autostockeur en lui-même. Le paramétrage de ce
composant figure en annexe 2.

5.3.3   LES FICHIERS DE SORTIE

les résultats sont recueillis par l’intermédiaire du type 25 qui créé un fichier que l’on peut
consulter directement à partir de l’interface graphique.

Les deux fichiers de sortie sont :

1. Un fichier "température" contenant les températures de sortie de l’autostockeur au pas
   horaire.

2. Un fichier "bilan énergie" contenant les énergies mensuelles produites par l’autostockeur.
                                                   27
                                    Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


6     VALIDATION

6.1     PRINCIPE DE VALIDATION

Dans ce rapport intermédiaire, nous disposons des résultats des suivis effectués sur les quatre
installations individuelles à la Guadeloupe (Nouy, Rozas, Halley et Césaire). Ces résultats
permettent de valider expérimentalement le modèle "autostockeur" en configuration individuelle.
Les suivis des installations collectives n’étant pas terminés, la validation du modèle
"autostockeur" en configuration collective ne peut être faite pour l’instant.

Il s’agit donc d’une validation expérimentale ; on compare les sorties du modèle avec les
résultats des suivis. Pour cela on utilise la description des installations suivies et les paramètres
identifiés de l’Avis Technique des capteurs autostockeurs Solarinox 160 (voir paragraphe 2).

Les simulations sont faites avec un pas de temps horaire. La comparaison des résultats
mesurés et calculés par simulation se fait sur des bilans énergétiques mensuelles et sur les
températures moyennes de sortie.

Le modèle est comparé dans un deuxième temps au logiciel SOLO pour s’assurer du bon
fonctionnement de ce premier. La comparaison des résultats se fait dans ce cas sur des bilans
énergétiques annuelles et sur les températures moyennes de sortie.

6.2     RESULTATS

6.2.1    COMPARAISON MODELE, SUIVIS

                                                                                      Prod. solaire
                                     Période       T°C moyenne T°C moyenne
                                                                                       mensuelle
                                     simulée          EF (°C)  de sortie (°C)
                                                                                      (kWh/mois)

                                    30/06/04             31,8              55,5           42,5
                      Suivi
                                   au 11/09/04
        Nouy
                                                        27,1                51,1           42
                                   Juillet-août-
                     Modèle                          (- 4,7 °C)          (- 4,4 °C)    (+ 0,8 %)
                                   septembre

                                     1/01/04             25,5              42,8            39
                      Suivi
                                   au 31/01/04
        Rozas
                                                        25,3                 46            46
                     Modèle          Janvier         (- 0,2 °C)          (+ 3,2 °C)     (+ 18 %)

                                    22/06/04             28,8               42             57
                      Suivi
                                   au 09/08/04
        Halley
                                                        27,3                44             68
                     Modèle        Juillet-août      (- 1,5 °C)          (+ 2 °C)      (+ 19,9 %)

                                    20/10/04             27,2              42,3           28,7
                      Suivi
                                   au 17/11/04
      Césaire
                                                          26,2              43,5           33
                                    Octobre-
                     Modèle                             (- 1 °C)         (+ 1,2 °C)    (+ 14,8 %)
                                    novembre

                    Tableau 12 : Résultats obtenus avec le logiciel TRNSYS
                                                    28
                                    Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


Les résultats obtenus avec le modèle "autostockeur" dans les conditions du site de Nouy sont
proches des résultats obtenus lors des suivis. Par contre, pour les trois autres installations, les
écarts sont de l’ordre de 15 à 20 %. La principale cause de ces écarts et la différence entre les
irradiations réelles de ces trois sites et les irradiations théoriques prises pour les simulations (se
référer au paragraphe 4.1.1).

6.2.2   COMPARAISON MODELE, LOGICIEL SOLO

La comparaison du modèle "autostockeur" sur TRNSYS et du logiciel SOLO se fait sur des
bilans énergétiques annuelles et sur les températures moyennes de sortie. Il est nécessaire
cependant de paramétrer les deux logiciels de la même manière :

Pour le logiciel SOLO, on fixe la température de consigne à 50 °C. Ainsi en utilisant la formule
du paragraphe 4.1.7, on déduit à partir du taux de couverture la température moyenne de
sortie.

Pour le logiciel TRNSYS, on prend un profil de puisage du type "matin" (se référer à l’annexe 1)
qui correspond approximativement au profil de puisage par défaut utilisé par le logiciel SOLO.
La position de l’autostockeur est verticale, position la plus rencontrée sur le terrain et prise par
défaut dans le logiciel SOLO.

Pour les deux logiciels, les simulations sont faites à la Guadeloupe (station météo Raizet) dans
des conditions optimales de fonctionnement (orientation sud et inclinaison de 20°) avec des
chauffe-eau autostockeurs Solarinox 160G.

Résultats des simulations sur le logiciel SOLO 2000 :


                              Production solaire         Température
            puisage (l/j)                                                 Taux de couverture
                                  (kWh/an)               de sortie (°C)

                160                  1 100                   42,7               69 %

                140                  1 033                   43,8               74 %

                120                   951                    45,0               79 %

                100                   850                    46,4               85 %

                 80                   724                    47,6               90 %

                 60                   571                    48,8               95 %

                 40                   393                    49,5               98 %

                Tableau 13 : Résultats des simulations sur le logiciel SOLO 2000
                                                                            29
                                                        Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


Résultats des simulations sur le logiciel TRNSYS avec le modèle "autostockeur" :

                                                                       Écart                                    Écart
                        Production solaire                           production        Température           température
          puisage (l/j)
                            (kWh/an)                                 modèle et         de sortie (°C)         modèle et
                                                                       SOLO                                   SOLO (°C)

              160                                1141                   4%                 43,1                    + 0,5

              140                                1060                   3%                 44,2                    + 0,3

              120                                966                    2%                 45,3                    + 0,3

              100                                856                     1%                46,5                    + 0,1

              80                                 727                     1%                47,8                    + 0,1

              60                                 575                    1%                 48,9                    + 0,1

              40                                 397                     1%                49,7                    + 0,2

 Tableau 14 : Résultats des simulations sur le logiciel TRNSYS avec le modèle "autostockeur"

En prenant une température de consigne de 50 °C sur le logiciel SOLO, les écarts des
productions annuelles entre les deux logiciels sont inférieurs à 5 %. Les écarts entre les
températures de sortie sont inférieurs à 0,5 °C.

Le modèle "autostockeur" créé sur le logiciel TRNSYS permet donc d’obtenir des
résultats cohérents avec les résultats du logiciel SOLO.

6.3     ETUDE DE SENSIBILITE

6.3.1    INFLUENCE DES BESOINS EN ECS SUR LA PRODUCTION SOLAIRE

                                                        Influence du profil de puisage

                                     1400
                Production solaire




                                     1200
                   (en kWh/an)




                                     1000                                                    Profil de puisage "matin"
                                     800
                                                                                             Profil de puisage "journée"
                                     600
                                                                                             Profil de puisage "soir"
                                     400
                                     200
                                       0
                                            40    60     80    100    120      140   160
                                                       Consommation (en l/j)



  Figure 45 : Influence de la variation des besoins sur la production solaire d’un autostockeur

La production solaire d’un autostockeur est plus élevée lorsque l’ECS est puisée au cours de la
journée ou le soir que dans le cas d’un puisage matinal. Les pertes de stockage sont
importantes sur un autostockeur et par conséquent l’énergie accumulée par les capteurs dans
la journée est en bonne partie perdue au cours de la nuit.
                                                                          30
                                                      Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


Les profils de puisage utilisés et le détail des résultats figurent respectivement en
annexes 1 et 3.

6.3.2   INFLUENCE DE LA POSITION DE L’AUTOSTOCKEUR

Les chauffe-eau autostockeurs sont positionnés soit à l’horizontal sur des toitures terrasses soit
à la verticale sur des toitures à pans inclinés. Il est intéressant d’étudier l’influence de la
position du chauffe-eau sur la production solaire.

La figure suivante présente l’influence de la position d’un autostockeur lorsque le profil de
consommation de l’usager est de type "matin" :


                                                Influence de la position de l'autostockeur

                                    1200
               Production solaire




                                    1000
                  (en kWh/an)




                                    800
                                                                                             Position verticale
                                    600
                                                                                             Position horizontale
                                    400

                                    200
                                      0
                                           40   60     80    100    120      140   160
                                                     Consommation (en l/j)



                                    Figure 46 : Influence de la position de l’autostockeur avec
                                            un profil de consommation type " matin"

En favorisant la stratification, l’autostockeur en position verticale est plus productif qu’en
position horizontale. Les détails des résultats pour plusieurs profils de puisage figurent en
annexe 3.
                                                  31
                                   Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS




                                  CONCLUSION

Les suivis effectués sur les quatre installations individuelles de chauffe-eau autostockeur ont
permis d’identifier les deux principales raisons d’une faible productivité de ce type de système :

   -   Une consommation faible (installations Nouy, Rozas et Césaire),

   -   ou un puisage matinal de l’eau chaude sanitaire (installation Halley).

Les suivis sur les installations collectives de chauffe-eau autostockeur permettent de tirer une
première leçon sur le dimensionnement de ce type de système : Le surdimensionnement n’a
d’utilité que lorsque l’usager puise l’eau chaude majoritairement la journée ou le soir. Cette
observation met en évidence la nécessité de prendre en compte le profil de puisage de l’usager
en plus de ses besoins lors du dimensionnement d’une installation de ce type.

Le surdimensionnement des deux installations collectives suivies remet en question les
consommations moyennes d’eau chaude estimées, utilisées jusqu’à présent, pour évaluer les
besoins en eau chaude des usagers.

Le surdimensionnement ne permet pas d’augmenter les faibles températures de puisage lors
des périodes de mauvais ensoleillement. Le seul moyen d’éviter ce problème est donc d’ajouter
un appoint sur ce type d’installation.

Le modèle "autostockeur" créé sur le logiciel TRNSYS permet d’obtenir des résultats proches
des résultats obtenus lors des suivis et cohérents avec les résultats du logiciel SOLO. On peut
ainsi apprécier l’influence du comportement de l’usager et de la position de l’autostockeur sur
les performances thermiques de ce dernier. A partir de ce modèle TRNSYS, il sera alors
possible de créer un outil de prédiction des performances thermiques des installations
collectives de chauffe-eau autostockeurs.
                                                 32
                                  Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS




                                  REFERENCES


[1]   Groupe spécialisé n°14
      Avis Technique 14/04-866 chauffe-eau solaire autostockeur Compact 160G, 320G
      et 480 G
      www.cstb.fr - juin 2004

[2]   METEOTEST
      Meteonorm 4 - Global Meteorological Database for Solar Energy and Applied Meteorology
      www.meteotest.ch

[3]   Carol BUSCARLET
      Modélisation des systèmes solaires individuels
      ENEA/SES N° 98-056RS - juin 1998

[4]   C. CHERON et M. CHANTANT
      Étude thermique et énergétique de champs de chauffe-eau solaire de type autostockeur
      N.T. DER/SCC/LVT-GENEC/93-021 - décembre 1993
                          33
           Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS




           ANNEXE 1
Profils des consommations journalières
      utilisés pour les simulations
                                                34
                                 Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS




   Fraction horaire des soutirages à Nouy
 0à1h         0%         12 à 13 h     7%
                                                                                         Profil journalier moyen de consommation - Nouy
 1à2h         0%         13 à 14 h     5%
 2à3h         0%         14 à 15 h     2%                                           20%

 3à4h         0%         15 à 16 h     3%




                                                                 Fraction horaire
                                                                                    15%

 4à5h         0%         16 à 17 h     5%                                           10%
 5à6h         0%         17 à 18 h     3%
                                                                                     5%
 6à7h          5%        18 à 19 h      6%
                                                                                     0%
 7à8h          5%        19 à 20 h     11 %




                                                                                            1
                                                                                            2
                                                                                            3
                                                                                            4
                                                                                            5
                                                                                            6
                                                                                            7
                                                                                            8
                                                                                            9
                                                                                           10
                                                                                           11
                                                                                           12
                                                                                           13
                                                                                           14
                                                                                           15
                                                                                           16
                                                                                           17
                                                                                           18
                                                                                           19
                                                                                           20
                                                                                           21
                                                                                           22
                                                                                           23
                                                                                           24
 8à9h          5%        20 à 21 h      2%                                                                 Heures de la journée

 9 à 10 h     11 %       21 à 22 h      1%
10 à 11 h     19 %       22 à 23 h      2%
11 à 12 h      6%        23 à 24 h      2%


    Fraction horaire des soutirages à Rozas
 0à1h           0%        12 à 13 h      5%
                                                                                          Profil journalier moyen de consommation - Rozas
 1à2h           0%        13 à 14 h      8%
 2à3h           0%        14 à 15 h      4%                                         18%
                                                                                    16%
 3à4h           0%        15 à 16 h      3%
                                                      Fraction horaire




                                                                                    14%
                                                                                    12%
 4à5h           0%        16 à 17 h      7%                                         10%
                                                                                     8%
 5à6h           4%        17 à 18 h      3%                                          6%
                                                                                     4%
 6à7h          16 %       18 à 19 h      1%                                          2%
 7à8h           2%        19 à 20 h      8%                                          0%
                                                                                           01
                                                                                           02
                                                                                           03
                                                                                           04
                                                                                           05
                                                                                           06
                                                                                           07
                                                                                           08
                                                                                           09
                                                                                           10
                                                                                           11
                                                                                           12
                                                                                           13
                                                                                           14
                                                                                           15
                                                                                           16
                                                                                           17
                                                                                           18
                                                                                           19
                                                                                           20
                                                                                           21
                                                                                           22
                                                                                           23
                                                                                           00
 8à9h           4%        20 à 21 h     12 %                                                               Heures de la journée

 9 à 10 h       3%        21 à 22 h     12 %
10 à 11 h       3%        22 à 23 h      4%
11 à 12 h       1%        23 à 24 h      0%


    Fraction horaire des soutirages à Halley
 0à1h           1%        12 à 13 h      4%
                                                                                      Profil journalier moyen de consommation - Halley
 1à2h           1%        13 à 14 h      6%
                                                                            16%
 2à3h           0%        14 à 15 h      3%                                 14%
 3à4h           0%        15 à 16 h      2%
                                                     Fraction horaire




                                                                            12%
                                                                            10%
 4à5h           1%        16 à 17 h      2%                                         8%
 5à6h           0%        17 à 18 h      4%                                         6%
                                                                                    4%
 6à7h           4%        18 à 19 h      5%                                         2%
 7à8h           6%        19 à 20 h      6%                                         0%
                                                                                          01
                                                                                          02
                                                                                          03
                                                                                          04
                                                                                          05
                                                                                          06
                                                                                          07
                                                                                          08
                                                                                          09
                                                                                          10
                                                                                          11
                                                                                          12
                                                                                          13
                                                                                          14
                                                                                          15
                                                                                          16
                                                                                          17
                                                                                          18
                                                                                          19
                                                                                          20
                                                                                          21
                                                                                          22
                                                                                          23
                                                                                          00




 8à9h          14 %       20 à 21 h      5%                                                                Heures de la journée

 9 à 10 h       9%        21 à 22 h      5%
10 à 11 h       8%        22 à 23 h      5%
11 à 12 h       7%        23 à 24 h      4%
                                                 35
                                  Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


   Fraction horaire des soutirages à Césaire
 0à1h           1%        12 à 13 h      1%
 1à2h           0%        13 à 14 h      2%                                         Profil journalier moyen de consommation - Césaire
                                                                              30%
 2à3h           0%        14 à 15 h      1%
                                                                              25%
 3à4h           0%        15 à 16 h      1%




                                                      Fraction horaire
                                                                              20%
 4à5h           0%        16 à 17 h      1%                                   15%
 5à6h           0%        17 à 18 h      2%                                   10%

 6à7h           2%        18 à 19 h      3%                                   5%

 7à8h          28 %       19 à 20 h      3%                                   0%




                                                                                     01
                                                                                          02
                                                                                               03
                                                                                                    04
                                                                                                         05
                                                                                                              06
                                                                                                                   07
                                                                                                                        08
                                                                                                                             09
                                                                                                                                  10
                                                                                                                                       11
                                                                                                                                            12
                                                                                                                                                 13
                                                                                                                                                      14
                                                                                                                                                           15
                                                                                                                                                                16
                                                                                                                                                                     17
                                                                                                                                                                          18
                                                                                                                                                                               19
                                                                                                                                                                                    20
                                                                                                                                                                                         21
                                                                                                                                                                                              22
                                                                                                                                                                                                   23
                                                                                                                                                                                                        00
                                                                                                                              Heures de la journée
 8à9h           8%        20 à 21 h      7%
 9 à 10 h      10 %       21 à 22 h     10 %
10 à 11 h       3%        22 à 23 h      6%
11 à 12 h       4%        23 à 24 h      6%


 Fraction horaire des soutirages au restaurant
                   TAM-TAM
 0à1h           3%       12 à 13 h       4%                                   Profil journalier moyen de consommation - TAM-TAM
 1à2h           2%       13 à 14 h       4%
                                                                              14%
 2à3h           1%       14 à 15 h       7%                Fraction horaire   12%
 3à4h           0%       15 à 16 h       9%                                   10%
                                                                               8%
 4à5h           0%       16 à 17 h       8%                                    6%
 5à6h           0%       17 à 18 h       3%                                    4%
                                                                               2%
 6à7h           0%       18 à 19 h       4%                                    0%
 7à8h           0%       19 à 20 h      10 %
                                                                                       1
                                                                                       2
                                                                                       3
                                                                                       4
                                                                                       5
                                                                                       6
                                                                                       7
                                                                                       8
                                                                                       9
                                                                                      10
                                                                                      11
                                                                                      12
                                                                                      13
                                                                                      14
                                                                                      15
                                                                                      16
                                                                                      17
                                                                                      18
                                                                                      19
                                                                                      20
                                                                                      21
                                                                                      22
                                                                                      23
                                                                                      24
                                                                                                                             Heures de la journée
 8à9h           0%       20 à 21 h      12 %
 9 à 10 h       2%       21 à 22 h       9%
10 à 11 h       4%       22 à 23 h       7%
11 à 12 h       2%       23 à 24 h      11 %


  Fraction horaire des soutirages à la Cuisine
                    centrale
 0à1h           0%        12 à 13 h      13 %                                  Profil journalier moyen de consommation - Cuisine
 1à2h           0%        13 à 14 h       8%                                                         centrale
                                                                              25%
 2à3h           0%        14 à 15 h       3%
                                                                              20%
                                                           Fraction horaire




 3à4h           0%        15 à 16 h       0%
                                                                              15%
 4à5h           0%        16 à 17 h       0%
                                                                              10%
 5à6h           4%        17 à 18 h       0%
                                                                               5%
 6à7h           5%        18 à 19 h       0%                                   0%
 7à8h           5%        19 à 20 h       0%
                                                                                       1
                                                                                       2
                                                                                       3
                                                                                       4
                                                                                       5
                                                                                       6
                                                                                       7
                                                                                       8
                                                                                       9
                                                                                      10
                                                                                      11
                                                                                      12
                                                                                      13
                                                                                      14
                                                                                      15
                                                                                      16
                                                                                      17
                                                                                      18
                                                                                      19
                                                                                      20
                                                                                      21
                                                                                      22
                                                                                      23
                                                                                      24




                                                                                                                         Heures de la journée
 8à9h           6%        20 à 21 h       0%
 9 à 10 h      16 %       21 à 22 h       0%
10 à 11 h      17 %       22 à 23 h       0%
11 à 12 h      24 %       23 à 24 h       0%
                                                    36
                                  Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


Fraction horaire des soutirages du type « matin »                                 Profil journalier de consommation - matin
             sur le logiciel TRNSYS                                         14
  0à1h           0%         12 à 13 h     4%                                12




                                                         Fraction horaire
                                                                            10
  1à2h           0%         13 à 14 h     6%
                                                                            8
  2à3h           0%         14 à 15 h     3%                                6
  3à4h           0%         15 à 16 h     2%                                4
                                                                            2
  4à5h           0%         16 à 17 h     2%                                0
  5à6h           1%         17 à 18 h     3%




                                                                                 01
                                                                                 02
                                                                                 03
                                                                                 04
                                                                                 05
                                                                                 06
                                                                                 07
                                                                                 08
                                                                                 09
                                                                                 10
                                                                                 11
                                                                                 12
                                                                                 13
                                                                                 14
                                                                                 15
                                                                                 16
                                                                                 17
                                                                                 18
                                                                                 19
                                                                                 20
                                                                                 21
                                                                                 22
                                                                                 23
                                                                                 00
                                                                                             Heures de la journée
  6à7h           7%         18 à 19 h     7%
  7à8h          13 %        19 à 20 h     8%
  8à9h           7%         20 à 21 h     9%
  9 à 10 h       6%         21 à 22 h     5%
 10 à 11 h       5%         22 à 23 h     3%
 11 à 12 h       4%         23 à 24 h     1%


     Fraction horaire des soutirages du type                                     Profil journalier de consommation - journée
        « journée » sur le logiciel TRNSYS                                  14
  0à1h           0%         12 à 13 h     11 %                              12

                                                         Fraction horaire
                                                                            10
  1à2h           0%         13 à 14 h     11 %
                                                                            8
  2à3h           0%         14 à 15 h     12 %                              6
  3à4h           0%         15 à 16 h     11 %                              4
                                                                            2
  4à5h           0%         16 à 17 h      9%                               0
  5à6h           0%         17 à 18 h      8%
                                                                                 01
                                                                                 02
                                                                                 03
                                                                                 04
                                                                                 05
                                                                                 06
                                                                                 07
                                                                                 08
                                                                                 09
                                                                                 10
                                                                                 11
                                                                                 12
                                                                                 13
                                                                                 14
                                                                                 15
                                                                                 16
                                                                                 17
                                                                                 18
                                                                                 19
                                                                                 20
                                                                                 21
                                                                                 22
                                                                                 23
                                                                                 00
                                                                                             Heures de la journée
  6à7h           0%         18 à 19 h      5%
  7à8h           0%         19 à 20 h      2%
  8à9h           3%         20 à 21 h      1%
  9 à 10 h       6%         21 à 22 h      0%
 10 à 11 h       8%         22 à 23 h      0%
 11 à 12 h      10 %        23 à 24 h      0%


Fraction horaire des soutirages du type « soir »                                  Profil journalier de consommation - soir
            sur le logiciel TRNSYS                                          12
 0à1h           2%         12 à 13 h     6%                                 10
                                                         Fraction horaire




 1à2h           0%         13 à 14 h     4%                                 8

 2à3h           0%         14 à 15 h     3%                                 6
                                                                            4
 3à4h           0%         15 à 16 h     3%
                                                                            2
 4à5h           0%         16 à 17 h     4%                                 0
 5à6h           0%         17 à 18 h     7%
                                                                                 01
                                                                                 02
                                                                                 03
                                                                                 04
                                                                                 05
                                                                                 06
                                                                                 07
                                                                                 08
                                                                                 09
                                                                                 10
                                                                                 11
                                                                                 12
                                                                                 13
                                                                                 14
                                                                                 15
                                                                                 16
                                                                                 17
                                                                                 18
                                                                                 19
                                                                                 20
                                                                                 21
                                                                                 22
                                                                                 23
                                                                                 00




                                                                                             Heures de la journée
 6à7h           2%         18 à 19 h    11 %
 7à8h           5%         19 à 20 h     9%
 8à9h           6%         20 à 21 h     7%
 9 à 10 h       7%         21 à 22 h     5%
10 à 11 h       6%         22 à 23 h     4%
11 à 12 h       5%         23 à 24 h     6%
                           37
            Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS




             ANNEXE 2
Données d’entrée, de sortie et paramètres
              du type 541 b
                                                    38
                                    Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


Les données d’entrée du type 541 b :

  N°       Désignation           Unité      Valeur                     Observations

       Température
  1                                °C           -        Imposé par le fichier d’entrée "météo"
       d’entrée du fluide

       Débit d’entrée du                                 Imposé par le fichier d’entrée profil de
  2                               kg/h          -
       fluide                                            puisage

                                                         Imposé par le fichier d’entrée "météo".
       Température
  3                                °C           -        Pour le calcul des pertes de la surface
       extérieure
                                                         supérieure du capteur

       Irradiation incidente                             Imposé par le fichier d’entrée "météo".
  4                             kJ/(h.m2)       -
       totale                                            Paramètre calculé par le type 16

       Irradiation                                       Imposé par le fichier d’entrée "météo".
  5                             kJ/(h.m2)       -
       horizontale diffuse                               Paramètre calculé par le type 16

       Irradiation totale sur                            Imposé par le fichier d’entrée "météo".
  6                             kJ/(h.m2)       -
       le plan horizontal                                Paramètre calculé par le type 16

       Irradiation incidente
  7                             kJ/(h.m2)       -        Non utilisé
       diffuse

                                                         Imposé par le fichier d’entrée "météo".
  8 Angle d’incidence               °           -
                                                         Paramètre calculé par le type 16

       Angle du soleil au                                Imposé par le fichier d’entrée "météo".
  9                                 °           -
       zénith                                            Paramètre calculé par le type 16

       Angle azimut du                                   Imposé par le fichier d’entrée "météo".
  10                                °           -
       soleil                                            Paramètre calculé par le type 16

       Inclinaison du                                    Caractéristique physique de l’installation
  11                                °           -
       capteur                                           simulée (selon site)

       Orientation du                                    Caractéristique physique de l’installation
  12                                °           -
       capteur                                           simulée (selon site)

  13 Albdédo                       s.d         0         -

                                                         Imposé par le fichier d’entrée "météo".
       Température
  14                               °C           -        Pour le calcul des pertes latérales du
       extérieure
                                                         capteur

       Température de
  15                               °C           -        Non utilisé
       sécurité

  16 Débit de mélange             Kg/h          -        Non utilisé

                                                         Solarinox 160G [1]: A.B.p = 1,06; p =
  17 Facteur optique (B)           s.d        0,7
                                                         1; A=1,56 m2  B= 1,06 / 1,56 = 0,7
                                              39
                              Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS




N°      Désignation        Unité       Valeur                    Observations

   Coefficient de
                                                   Équivaut au coefficient de déperdition
18 déperditions de la    kJ/(h.m2.K)     18
                                                   d’un simple vitrage (5 W/m2.K)
   surface supérieure

   Déperditions
19 thermiques             kJ/(h.m2)       -        Non utilisé
   additionnelles

     "Safety loss
20                        kJ/(h.K)        -        Non utilisé
     coefficient"

   conductivité
21 additionnelle entre   kJ/(h.m.K)       -        Non utilisé
   les nœuds
                                                     40
                                    Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


Paramètres du type 541b :

  N°          Désignation                 Unité       Valeur                Observations

  1 Nombre de nœuds du                     s.d              5      Permet d’affiner plus ou moins le
    volume de stockage                                             phénomène de stratification

                                                                   Horizontal (valeur 1) ou vertical
  2 Position de l’autostockeur             s.d            1 ou 2
                                                                   (valeur 2)

  3 Géométrie de l’échangeur               s.d              -      Non utilisé

       Longueur du réservoir de                                    Caractéristique physique      de
  4                                         m               2
       stockage                                                    l’installation simulée

       Largueur du réservoir de                                    Caractéristique physique      de
  5                                         m              0,7
       stockage                                                    l’installation simulée

       Hauteur du réservoir de                                     Caractéristique physique      de
  6                                         m             0,114
       stockage                                                    l’installation simulée

                                                                   Eau (valeur 1) ou fluide antigel
  7 Nature du fluide                       s.d              1
                                                                   (2)

       Pourcentage d’antigel dans                                  -
  8                                         %               0
       le fluide

       Température initiale du                                     -
  9                                        °C              25
       réservoir

     Coefficient de déperditions                                   Isolation Solarinox 160G [1] :
  10 sur les surfaces latérales du     kJ/(h.m2.K)         3,6     30 mm de mousse polyuréthane
     réservoir                                                     (0,03 W/m.K)  1 W/m2.K

     Coefficient de déperditions                                   Isolation Solarinox 160G [1] :
  11 de la surface inférieure du       kJ/(h.m2.K)         3,6     30 mm de mousse polyuréthane
     réservoir                                                     (0,03 W/m.K)  1 W/m2.K

     Coefficient illustrant la prise
  12 en compte de la conductivité          s.d              0      -
     au sein du réservoir

       Utilisation des IAM
  13                                        -               -      Non utilisé
       ("Incidence Angle Modifier")

                                                                   Nœud par lequel entre le fluide
  14 Numéro du nœud d’entrée               s.d              1
                                                                   dans le volume de stockage

                                                                   Nœud par lequel sort le fluide
  15 Numéro du nœud de sortie              s.d              5
                                                                   dans le volume de stockage
                                                       41
                                       Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS


Les données de sortie du type 541 b :

  N°       Désignation                                                            Unité

  1        Température de sortie                                                    °C

  2        Débit de sortie                                                         kJ/h

  3        IAM global                                                                -

  4        IAM direct                                                                -

  5        IAM diffus                                                                -

  6        Non utilisé                                                               -

  7        Température moyenne du réservoir                                         °C

  8        Énergie récupérée par le capteur                                        kJ/h

  9        Énergie fournie au fluide                                               kJ/h

           Pertes thermiques des côtés et de surface inférieure du
      10                                                                           kJ/h
           réservoir

  11       "Safety losses"                                                         kJ/h

  12       Énergie récupérée par le réservoir                                      kJ/h

  13       Non utilisé                                                               -

  14       Non utilisé                                                               -

  15       Température moyenne           de   la    surface   supérieure    de      °C
           l’autostockeur

  16       Température moyenne           de    la   surface    inférieure   de      °C
           l’autostockeur

  17       Transmissivité du capteur                                                s.d

  18       Coefficient de pertes de la surface supérieure                        kJ/h.m².K

  19       "Tank Energy Balance Error"                                               -

  20       Non utilisé                                                               -

  21       Température au nœud                                                     kJ/h

  22       "Nodal mixing rate"                                                     kJ/h
                             42
              Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS




              ANNEXE 3
        Résultats des simulations sur le
logiciel Trnsys avec le modèle "autostockeur"
                                                    43
                                   Rapport d'étude n° DD/ESE-04.039RS




Influence des besoins en ECS sur la production solaire :

Autostockeur en position verticale :

                                         Production solaire annuelle (kWh/an)
               Puisage (l/j)
                                Profil de puisage    Profil de puisage Profil de puisage
                                  type "matin"        type "journée"      type "soir"

                    40                  397                  453             421

                    60                  575                  658             610

                    80                  727                  835             772

                    100                 856                  984             910

                    120                 966                 1111             1026

                    140                 1060                1218             1125

                    160                 1141                1310             1210




Autostockeur en position horizontale:

                                         Production solaire annuelle (kWh/an)
               Puisage (l/j)
                                Profil de puisage    Profil de puisage Profil de puisage
                                  type "matin"        type "journée"      type "soir"

                    40            339 (- 15 %)           370 (- 18 %)   356 (- 15 %)

                    60            497(- 14 %)            556 (- 16 %)   526 (- 14 %)

                    80            639 (- 12 %)           724 (- 13 %)   679 (- 12 %)

                    100           764 (- 11 %)           873 (- 15 %)   813 (- 11 %)

                    120           873 (- 10 %)       1003 (- 10 %)       930 (- 9 %)

                    140           968 (- 9 %)            1117 (- 8 %)   1032 (- 8 %)

                    160           1052 (- 8 %)           1215 (- 7 %)   1120 (- 7 %)

				
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