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Chauffage solaire de l’eau à l’aide de modules électriques solaires

Pourriez-vous nous faire une grande faveur en partageant?

Alors que le prix des modules photovoltaïques (modules solaires, panneaux solaires) continue de baisser, il y a de nombreuses discussions sur l’utilisation des modules électriques solaires pour le chauffage de l’eau. Plus de fuites, de plomberie compliquée et compliquée, d’échangeurs de chaleur, de contrôleurs à tomber, de pompes d’entretien et de fluides de congélation.

L’eau chaude solaire est contaminée par des fuites, du gel (ou un antigel toxique), de l’air dans les canalisations, un dysfonctionnement des régulateurs et des pompes, pour ne citer que quelques difficultés que nous avons rencontrées au cours des dernières décennies.

Cependant, c’était le seul moyen de faire de l’eau chaude avec le soleil. Il y a à peine dix ans, les modules électriques solaires coûtaient plus de 10 $ par watt. La chaleur solaire était beaucoup moins chère par kW ou BTU.

Notre objectif n’est pas de chauffer de l’eau chaude solaire thermique, car elle sert à quelque chose, a bien fonctionné pour beaucoup, y compris notre ménage, et produit plus d’eau chaude par mètre carré (ou mètre carré) que l’eau photovoltaïque n’en aura jamais.

Nous avons actuellement un chauffe-eau solaire à 20 tuyaux évacué avec un échangeur de chaleur, un régulateur différentiel solaire, une pompe de circulation, un relais à semi-conducteurs et il fonctionne incroyablement bien lorsque vous travaillez. Il fournit environ 50 à 60% de notre eau chaude en été et 10 à 20% en hiver, ce que je trouve assez impressionnant si l’on considère que nous avons une famille de 6 personnes.

La photo ci-dessous montre notre capteur solaire d’eau chaude (avec isolation des tuyaux retirée) alors que nous recherchions une fuite par une froide journée d’hiver.

Capteur solaire d'eau chaude tubulaire sous vide

Le problème est qu’il semble toujours y avoir quelque chose de mal avec le système … de l’air pénètre dans le système, le collecteur et / ou les fuites de tuyaux, le régulateur oublie d’allumer la pompe, le régulateur oublie d’éteindre la pompe, etc.

Cependant, avant d’aller à votre quincaillerie locale et d’acheter un élément de chauffage électrique et eBay pour un panneau solaire, il y a beaucoup de défis avec le chauffage solaire de l’eau sur PV. Il y a de bonnes façons de le faire et de mauvaises façons de le faire. Si vous le faites mal, vous pourriez avoir de la chance et avoir peu d’eau chaude ou vous pourriez être malheureux et brûler votre maison.

À notre connaissance, il n’existe aucun système de chauffe-eau solaire électrique avec de l’eau dont l’utilisation n’est pas approuvée en Amérique du Nord. En Europe, il existe un produit appelé REFUSOL par Krannich Solar, mais il est marqué CE pour l’Europe mais non approuvé par UL ou CSA. Ils y travaillent peut-être, mais qui sait.

chauffe-eau solaire PV Rufusol

Refusol dispose de trois entrées solaires séparées pour le courant continu qui surveilleront la tension d’alimentation maximale (MPPV) de vos modules solaires, la combineront et la fourniront à l’élément de chauffe-eau. Nous en reparlerons dans quelques minutes.

Nous discuterons en outre des moyens de chauffer l’eau avec des modules solaires photovoltaïques (PV) et des éléments de chauffe-eau électriques réguliers pour produire une quantité utile d’eau chaude pour un usage domestique ou le chauffage domestique.

TOUS CES SYSTÈMES ONT BESOIN D’UNE CERTAINE PROTECTION LIQUIDE SOUS FORME DE FUSIBLES À COURANT CONTINU OU DE DISJONCTEURS CONTINUS.

interrupteurs et fusibles pour chauffe-eau solaire électrique

LA PROTECTION DC AUTORISÉE N’EST PAS FACULTATIVE !!!


CHAUFFAGE SOLAIRE À L’EAU

Dans l’état actuel des choses, il existe au moins huit façons d’utiliser des modules solaires ordinaires (photovoltaïques) pour chauffer l’eau dans une chaudière standard. Tous les systèmes ci-dessous ne mentionnent pas la protection contre les surintensités, mais comme mentionné ci-dessus, cela est obligatoire.

S’il semble y avoir un intérêt à chauffer l’eau avec des modules photovoltaïques, nous rédigerons des articles (un article par méthode) pour les huit méthodes, ainsi que des photos et des dessins pour expliquer chaque méthode en détail, y compris où installer et comment protéger le courant.

1. Sélectionnez n’importe quel module solaire ou groupe de modules et connectez la puissance de sortie à n’importe quel élément de chauffe-eau. Aucune réflexion, aucun contrôle et presque aucune chance que cela fonctionne.

2 Connectez le générateur solaire directement à l’élément eau chaude (veillez à faire correspondre la tension d’alimentation maximale avec la tension nominale de l’élément de chauffe-eau) sans commandes et sans autres composants.

Éléments chauffants basse tension pour le chauffage solaire de l'eau.

3. Connectez un générateur solaire au contrôleur MPPT (Maximum Charge Monitor) avec de petites batteries de 12 à 48 volts et configurez un système de diversion / rejet de charge typique. Utilisez une unité de contrôle programmable (pour laquelle presque tous les contrôleurs de charge MPPT de haute qualité sont installés) pour contrôler le relais à semi-conducteurs pour allumer et éteindre l’élément chauffant basse tension (12-48 V). Après avoir chargé la batterie, l’électricité sera redirigée vers votre élément chauffant basse tension.

Vous pouvez également utiliser des éléments de chauffe-eau 120/240 volts CA.
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Pour l’instant, toutes les options que nous avons mentionnées n’incluent aucune protection qui empêche l’eau de bouillir dans notre réservoir d’eau.

C’est très similaire au «bon vieux temps» où tout le monde avait un chauffe-eau derrière son poêle à bois.

Une chaudière est un réservoir d’eau qui est généralement placé derrière, à côté ou au-dessus de votre poêle à bois. À l’intérieur de votre poêle à bois, il y a un front d’eau chaude, un serpentin métallique ou un tuyau en U ou un tuyau pour recueillir la chaleur d’un feu brûlant. Cette face avant de l’eau chaude ou d’un appareil similaire est placée sur la chaudière. Lorsque le feu brûle, la chaleur est transférée de l’eau chaude avant à la chaudière et finalement l’eau commencera à bouillir.

Au bon vieux temps, les gens ouvraient simplement un robinet d’eau chaude quand ils entendaient l’eau commencer à bouillir. N’oubliez pas qu’il s’agit du temps qui a précédé l’invention de la soupape de surpression. En fait, de nombreuses personnes ont été tuées au cours du siècle dernier en utilisant des chaudières à distance sans aucune sorte de soupape de surpression ou système de décharge d’eau chaude avant (ou quand) l’eau commence à bouillir et à se transformer en vapeur.

Les prochaines méthodes de chauffage solaire de l’eau dont nous discutons comprendront une sorte de protection pour empêcher l’eau de bouillir. Lorsque l’eau se transforme en vapeur, elle se dilate 1600 fois. En 2015, avec la technologie d’aujourd’hui, il serait fou de ne pas avoir un ou plusieurs appareils qui empêcheraient l’eau de se transformer en vapeur.
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Les méthodes suivantes de chauffage de l’eau avec des modules électriques solaires comprennent un équipement de sécurité pour empêcher l’eau de votre système de devenir de la vapeur.

4. Connectez le générateur solaire directement à l’élément d’eau chaude en vous assurant que la tension d’alimentation maximale correspond à la tension nominale de l’élément de chauffe-eau. À l’aide d’un relais à semi-conducteurs (SSR) et d’un thermostat / aquastat, nous pouvons configurer le système pour éteindre automatiquement le générateur solaire lorsque l’eau atteint notre température prédéfinie. Nous aurons également besoin d’une petite alimentation pour allumer et éteindre le SSR. Ils sont généralement contrôlés par une tension continue de 3-32 volts ou 120-240 volts.

le thermostat électrique a fondu et s'est enflammé

NOUS NE POUVONS PAS UTILISER LE THERMOSTAT ÉLECTRIQUE «HORS ÉTAGÈRE» installé dans un chauffe-eau électrique standard pour le connecter et déconnecter le générateur solaire.

LES THERMOSTATS MONTÉS DANS LE CHAUFFAGE À L’EAU ONT ÉTÉ CHANGÉS DE 120 OU 240 V AC AC. NON ACCEPTÉ POUR HAUTE TENSION.

SI VOUS PROPREZ POUR BRISER LE HIGH NORTH DC AVEC L’ACERMOSTAT AC STANDARD, TOUT LE MONDE DÉTRUIRA OU PROFITERA DU FEU!

5. Connectez le générateur solaire directement à l’élément d’eau chaude en vous assurant que la tension d’alimentation maximale correspond à la tension nominale de l’élément de chauffe-eau. Utilisez une soupape de sécurité de pression / température sans étagère et vidangez l’eau chaude avant qu’elle ne s’évapore. Des déchets en termes d’eau, mais simples et efficaces.

6 Connectez le générateur solaire directement à l’élément d’eau chaude en vous assurant que la tension d’alimentation maximale correspond à la tension nominale de l’élément de chauffe-eau. Utilisez un thermostat / aquastat et une électrovanne pour vidanger l’eau chaude car la température de l’eau est son point d’ébullition. Bien sûr, nous devons également être alimentés par une électrovanne.

7. Connectez le générateur solaire directement à l’élément d’eau chaude en vous assurant que la tension d’alimentation maximale correspond à la tension nominale de l’élément de chauffe-eau. À l’aide d’un thermostat / aquastat, d’une pompe à eau, d’une électrovanne, d’une pompe de circulation, d’une source d’alimentation d’électrovanne et de pompes et de longueurs de tuyaux enfouies sous terre (ou béton), nous pourrions projeter de la chaleur dans le sol ou le béton.

8. La dernière et la plus complexe (et la plus chère) méthode de chauffage de l’eau avec le solaire PV serait la suivante:

  • Connectez le générateur solaire au régulateur de charge (si tout va bien MPPT), à la batterie. Avec ce système, nous ne devons pas essayer de faire correspondre la tension du module solaire avec la tension nominale des éléments de chauffe-eau. Au lieu de cela, nous adapterons la tension du module solaire aux exigences du régulateur de charge et de la batterie.
  • Connectez la batterie à l’onduleur 120/240 V.
  • Connectez la sortie de l’onduleur (tension alternative 120/240 volts) à un thermostat externe / thermostat aquastat 120/240 V AC et à un élément chauffant 120/240 V.
  • Installez un adaptateur secteur (ou un relais standard compatible CA) sur la ligne entre l’onduleur et le thermostat et faites-le fonctionner en utilisant un entraînement de relais à partir de votre contrôleur de chargeur ou de l’onduleur. Le contrôleur de relais de votre contrôleur de charge ou onduleur peut être entièrement programmé pour s’allumer à une tension spécifique et s’éteindre à une tension spécifique. N’UTILISEZ PAS L’OPTION PWM (MODULATION DE LARGEUR D’IMPULSION) SUR LE PILOTE DE RELAIS DE PROGRAMMATION. Utilisez le réglage marche / arrêt avec hystérésis (différence de quelques volts). PWM détruira votre onduleur.
  • Enfin, assurez-vous que le régulateur de charge solaire (celui mentionné dans le premier de ces points) est réglé de sorte que le panneau solaire s’éteigne lorsque l’eau devient trop chaude. Vous ne souhaitez pas charger les batteries lorsque vous n’avez plus besoin d’eau chaude.

L’avantage de cette méthode est que vous pouvez utiliser des éléments d’étagère, des thermostats et une protection contre les surintensités (fusibles ou interrupteurs). Vous aurez essentiellement un système solaire intégré qui peut être utilisé (ou étendu) pour faire fonctionner d’autres appareils électriques.


N’oublions pas que nous le faisons depuis des années dans nos systèmes solaires hors ligne en tant que décharge (détournement).

Dans un système solaire traditionnel, les batteries se rechargeront (espérons-le). Pour éviter les trop-payés, nous travaillons actuellement sur:

  1. Déconnectez les panneaux solaires au besoin pour maintenir la tension là où elle devrait être
  2. Éjecter ou rediriger l’énergie excédentaire vers un aérotherme ou une autre résistance ou
  3. Déchargez l’électricité en excès dans l’élément chauffant à eau chaude.

Habituellement, l’excédent d’électricité est évacué dans un chauffe-eau CC basse tension spécial. Voir l’Intro Load / Diversion Load Intro pour en savoir plus sur ce processus. Vous pouvez également utiliser des éléments 120/240 dans certaines circonstances.

Par conséquent, le chauffage de l’eau avec des modules photovoltaïques à un courant continu de 12 à 48 volts n’est rien d’autre chauffer l’eau à 120 ou 240 volts DC est une toute nouvelle boule. Vous pouvez facilement produire un arc d’environ 2 pouces (5 cm) de long avec un courant continu de 240 volts.

Imaginez ce que cela pourrait faire à un fusible CA ou à un disjoncteur?

La haute tension CC est extrêmement dangereuse et nécessite des contrôles spéciaux, des dispositifs de courant et de l’ingéniosité.

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