Optimisation Solaire thermique : chauffage piscine

 Ce qui semble évident avec un système solaire thermique à l'usage c'est que son taux d'utilisation est relativement faible. Pendant l'été la ressource est très importante mais le besoin est faible. En ayant une piscine, l'idée d'utiliser le système pour chauffer la piscine semble intéressante.

J'ai de nouveau utilisé le simulateur Polysun pour évaluer le potentiel de chauffage :

La simulation estime à 8500 kWh la production solaire pour le chauffage de la piscine. Pour la suite, j'ai plafonné l'estimation de la piscine à 3800 kWh afin de limiter de poids de cet usage dans les comparaisons des solutions

L'analyse montre que la période de baignade est soit plus longue en considérant une température minimale de 20°C soit la température moyenne est augmentée de 3,3°C sur la période de mai à octobre. C'est donc pertinent, mais la piscine devra être couverte pour que cela fonctionne, sinon le chauffage ne fait qu'augmenter les amplitudes journalière mais la température de la piscine n'augmente presque pas.

Le schéma hydraulique de l'installation est le suivant :

Il consiste à placer une vanne 3 voies sur le retour des panneaux solaires et un échangeur avec le circuit de la piscine. On fait ainsi un bypass du ballon solaire pour décharger les panneaux solaires sur la piscine.

Pour la régulation, j'ai réalisé une installation simple basée une un principe d'actionneurs et de commandes. Comme exemple, prenons le cas d'un interrupteur (actionneur) et d'une lampe (commande):

Le schéma électrique de la régulation est le suivant:

Le principe est de combiner des actionneurs :

• Le premier est un thermostat programmateur régulé par la température de la piscine. Il autorise le chauffage de la piscine sur une plage horaire et lorsque la température est inférieure à une consigne.
• Le second est en série avec le premier, il faut que les 2 actionneurs soient déclenchés (ET) pour que le chauffage piscine démarre. Cet actionneur est composé de 2 contact en parallèle, il faut qu'un des deux contacts soit enclenchés (OU). Le premier est piloté par une sortie de la régulation solaire, lorsque la température du ballon de stockage atteint une valeur de consigne (68°C dans mon cas). Le second est un actionneur manuel pour enclencher le chauffage piscine même si le ballon de stockage n'est pas suffisamment chaud. 

Les actionneurs servent à déclencher des commandes qui passent par des relais pour isoler les circuits électriques, elles alimentent :

• La vanne 3 voies qui permet d'alimenter l'échangeur piscine.
• Un relais qui sert à remplacer la valeur de température lue par la régulation solaire sur la température de retour des panneaux solaires. La régulation utilise cette information pour déclencher et moduler le débit d'eau des panneaux solaire.
• Un relais qui alimente la pompe de la piscine. Ce relais est en série avec un autre relais, qui sert d'actionneur, et, qui ne s'enclenche que quand la pompe solaire est en fonctionnement (il peut y avoir une demande de chauffage piscine mais que l'eau des panneaux ne soit pas assez chaude pour enclencher la boucle solaire). L'alimentation de la piscine possède un autre actionneur en parallèle qui se fait avec un programmateur horaire pour assurer la filtration minimale nécessaire même lorsqu'il n'y a pas de soleil (un rapport intéressant de l'ADEME sur le sujet [lien]).

En pratique cela a nécessité de creuser une tranchée du local technique de la piscine jusqu'à la maison. Voici quelques photos du chantier :

Préparation des tuyaux dans les gaines. On utilise un isolant multicouche enroulé sur les tuyaux pour les isoler

Liaison entre le local de la piscine et la maison

Rentrer dans la maison en passant sous la terrasse sans la casser...

Terrassement...

Fin de chantier

Abris de piscine, merci LBC...

Piscine couverte

Avec le recul il y a 3 avantages à la piscine couverte : la sécurité pour les enfants, le chauffage et moins de nettoyage de la piscine...

Le diagramme Sankey de cette configuration donne  :

Figure : Diagramme Sankey pour un système de chauffage gaz/solaire et chauffage piscine

Table : Evolution de l'énergie primaire consommée, du taux d'ENR, d'énergie primaire, du coefficient d'énergie primaire, de la facture et des émissions de CO2.