Etude , conception et fabrication de prototype d’un ballon de stockage de
l’eau chaude sanitaire solaire ECSS
Réalisée par : Encadrée par :
Ismail bouchafra Mr. Nabil moujibi
Halima bouacha
2016-2017
BALLON DE STOCKAGE
ANALYSE FONCTIONNELLE
Introduction :
Les systèmes solaires thermiques transforment
l’énergie solaire en énergie thermique afin de
préchauffer l’eau chaude
sanitaire .
A- ballon de stockage :
1. Définition :
Le chauffe-eau avec ballon de stockage associe généralement un seul ballon de stockage et des panneaux solaires pour assurer la production d’eau
chaude .
Il ya trois systèmes de production d’eau :
Par accumulation :
C’est le mode le plus courant , utilisant tout les types d’énergie , mais c’est la solution prépondérante avec
l’électrique.
par production instantanée :
Ce système de production ne nécessite pas de stockage et utilise toutes les énergies mais particulièrement les combustibles .
par semi-accumulation :
La production instantanée est couplée à un ballon de stockage pour disposer d’une réserve d’eau chaude lors
d’utilisation importantes .
Les risques :
Risque de brûlure :
Une température trop élevée de l’eau chaude sanitaire peut être responsable de brûlures des usagers .
Réglementation :
L’eau chaude sanitaire ne doit pas de dépasser 60 C au point de puisage , c’est-à-dire au robinet et qu’un
moyenne de réglage doit être à disposition de l’utilisateur .
Les enjeux :
Nécessite de chauffer d’eau au dessus de 50 C pour réduire le risque de prolifération microbienne .
Nécessite de ne peut pas chauffer l’eau au dessus de 50
C pour éviter les brûlure .
Les solutions :
La régulation par mélange : dans le ballon de stockage , la production d’eau chaude s’effectue à 65 C .
La régulation par échanger de chaleur : la solution des échangeurs à plaques
ou 40 C .
Les systèmes anti-brûlures : placés en
amont de la douchette ou au robinet ,
ils stoppent la distribution d’eau lorsque
la température dépasse un certain seuil
Type de la ballon de stockage
Ballon échangeur chaudière mixte pour
chauffage eau solaire ou chaudière : Réservoir de stockage pour la production d'eau chaude sanitaire , avec un échangeur chaudière tous combustibles,( GAZ, FIOUL, BOIS ), en version un échangeur interne en serpentin .
Point électrique : pour tous les modèles Versions
Cuve ECS émaillée, simple, double émaillage
Ballon de stockage bi énergie
Ballon d’eau chaude bi énergie est surtout remarqué dans les chauffe eau à
circulation forcée . Les panneaux solaires transmettent de la chaleur à l’échangeur situé en bas du ballon du stockage . Ce
processus permet un échange stratégique
puisque l’eau froide reste en bas du ballon
tandis que l’eau chaude remonte vers le
haut .
Les caracterstique d’un ballon de stockage bi énergie
Matériaux : acier emaille ou acier inoxydable
isolant : laine de verre , laine de roche , mousse de polyuréthane
enveloppe jaquette : PVC
Les ballon en acier emaille sont équipes d’anode pour se proteger de la corrosion
Choix de matériaux :
Les caractéristiques de l’acier émaillé :
L’acier émaillé présente de multiples propriétés qui en font un matériau de choix pour de nombreuses applications. Ses caractéristiques résultent de la combinaison favorable des propriétés des deux matériaux qui le constituent, l’acier et l’émail. L’acier apporte sa résistance mécanique et ses qualités de mise en forme, alors que l’émail apporte l’inaltérabilité et donne tout son éclat à la surface de la pièce.
Parmi ses multiples propriétés on peut citer :
• la résistance à la corrosion ;
• la résistance chimique ;
• la résistance mécanique des surfaces émaillées ;
• la résistance à la chaleur et au froid ;
• la résistance aux chocs thermiques ;
• la résistance au feu ;
• ses propriétés d’hygiène et de nettoyabilité ;
Les qualités de l’acier émaillé en font un matériau très moderne vis-à-vis des critères de respect de
l’environnement. L’émail va donner de la valeur à l’acier de façon à augmenter considérablement sa durée de vie.
En outre, l’acier émaillé est un matériau très facile à recycler. Il présente l’avantage par rapport à d’autres
matériaux d’être classé comme matériau récupérable et non comme déchet .
Acier inoxydable :
L'acier inoxydable possède des propriétés mécaniques élevées à température ambiante en comparaison avec d'autres matériaux ce qui est un atout indéniable dans la
construction car cela permet de réduire le poids au m² ou les dimensions des éléments de structure. Sa bonne ductilité, son élasticité et sa dureté lui permettent d'être utilisé dans
différents types de mise en oeuvre tout en offrant une
résistance à l'usure (frottement, abrasion, chocs, élasticité ...).
• résistance à la corrosion dans des environnements hautement corrosifs .
• résistance à l'oxydation et au fluage à des températures élevées .
• résistance et ductilité à basse température .
• bonnes propriétés mécaniques .
• facilité de transformation (emboutissage, pliage, hydroformage, soudage, brasage, etc .
Dimensienement :
La connaissance des besoins en eau chaude sanitaire est
primordiale pour bien dimensionner un chauffe-eau solaire.
Il est utile de rappeler que la quantité dépend aussi de la température .
Surface de capteur : Une fois les besoins en eau chaude déterminés, il faut dimensionner la surface de capteurs nécessaire en partant sur le ration suivant : 70 litres de besoin journalier = 1 m2 de capteurs .
Volume du ballon de stockage : Une fois la surface de capteurs connue, on utilise la règle suivante pour
dimensionner le ballon solaire : 1 m2 de capteur = 50 litres
de stockage Dans tous les cas, le volume du ballon solaire
ne doit pas dépasser les besoins journaliers .
ANALYSE
FONCTIONNELLE
Bête à corne :
L’utilisateur l’eau
CHAUDE
Ballon de Stockage
Permettre de chauffer et stocker l’eau chaude
Diagramme pieuvre :
FC4
Ballon de stockage
utilisateur Stockage
chauffage et de l’eau
Esthétique
environnement Régulation
Economique
FP
FC1
FC2 FC3
Les fonctionnes
techniques Les solutions
Techniques
•FP : chauffer et stocker l’eau
chaude sanitaire • Ballon de stockage d’eau chaude
•FC1 : température • Thermostat d’ambiance
•FC2 : esthétique • Choix des matériaux , des
formes , des couleurs
•FC3: être économique • Choix de source d’énergie
•FC4 : régulation • régulateur
Eau Froide
Permettre de chauffer
et stocker l’eau
Eau
chaude
Ballon de stockage Energie
thermique Régulation
Etude fonctionnelle :
DIAGRAMME FAST :
Chauffer et stocker l’eau
Disposer d’eau chaude à tout moment
Disposer d’une quantité suffisante
d’eau chaude Disposer
d’eau suffisamment
chaude
Capter les rayons
solaires Faire circuler
d’eau
Réguler
Chauffer
Stocker
Capteur solaire
Circuit solaire
thermost at
Echang eur
BALLON
