Bonjour à tous,
Je vous partage une réflexion empirique (que j’ai essayé de « desempiriser ») sur le chauffage d’une piscine par apport solaire gratuit … pas de PAC pas de chauffage solaire.
Avant tout chose, quelques éléments de cadrage :
1 - c’est une maison secondaire en nord Drome (proximité de Valence/Romans sur Isere).
2 - la piscine est enterrée, équipée d’un volet roulant isolant - la piscine ne baisse quasiment pas en température la nuit avec le volet mais ne chauffe quasiment pas le jour avec le volet
3 - le volet est domotisé (Ca n’est pas légal, je sais, inutile de débattre de ce sujet. maison clôturée et totalement isolée … le plus gros risque, c’est qu’un chevreuil, un renard ou un sanglier tombe dedans)
Depuis maintenant 3 ans, je chauffe cette piscine en ouvrant le volet lorsque les conditions les permettent avec un début de baignade au mois de mai (pour les moins frileux), jusqu’à fin septembre.
La piscine est plein sud, très abritée du vent.
La quantité d’énergie à fournir pour chauffer l’eau de 1°C (DeltaT):
surface S de la piscine 35m2, volume d’eau V à chauffer : 45m3
Quantité d’énergie nécessaire pour chauffer l’eau de 1°C : Q = Vx1000*4185xDeltaT = 188325000 J = 188325000 / 3600000 = 52 kWh
Je considère qu’il faut rajouter 50% d’énergie pour compenser les pertes thermiques (dont convection ~10%, conduction ~5%, rayonnement ~10% et évaporation ~25%). tout ca est très difficile à estimer bien sur car depend du delta de température air/eau, de l’humidité relative de l’air, du vent, …),
… Donc ~75kWh d’apport nécessaire pour chauffer l’eau de 1°C
Ces pertes se font essentiellement volet ouvert (~2 à 5kWh par heure d’ouverture du volet)
Apport solaire :
l’apport solaire est de 1350W/m2 hors atmosphère, ramené à environ1000W/m2 après traversée de l’atmosphère pour une surface à 90° du rayonnement solaire (AS)
La piscine étant horizontale (ouf !) elle fait un angle avec le soleil de h (hauteur du soleil en ° fourni par le plugin héliotrope). Par souci de simplification, je ne prends pas en compte l’azimut.
La surface eclairée par le soleilest donc plus importante et la puissance par m2 plus faible, avec la formule suivante :
le rapport entre surface perdendiculaire et surface de la piscine est donc de 1/cos(90-h)
… et l’energie solaire par m2 de piscine :
Apport Solaire au niveau de la piscine = 1000 / 1 / cos(90-h) * S = 1000 * cos(90-h) * S
Je minore ceci avec la couverture nuageuse Cnuage (info donnée par le plugin méteo france)
… Et j’enlève 50% … toute l’énergie du soleil n’est pas transformée en chaleur
Pour résumé :
l’apport solaire estimé en kW = 1000 * cos(90-h) x S x (1-Cnuage) /1000 = cos(90-h) x S x (1-Cnuage) x 0,50
donc chez moi, en plein été, au plus haut du soleil , hmax = 65°, Apport solaire = ~16kW
En février, hmax = 35°, Apport solaire = ~10kW
Au final, le résultat semble assez cohérent avec un gain de 2°C en plein été, donc un apport nécessaire d’environ 140kWh, un apport au Zenith (pendant 1h) de 16kWh x 8 à 10 heures d’ouverture de volet (mais le soleil baisse autour du zenith), et au mois d’avril, un gain de 1°C/jour d’ouverture, soit 70kWh et au Zenith, un apport de 14kWh * 6h d’ouverture autour du zenith
Application concrète :
j’asservis l’ouverture de mon volet à l’apport solaire calculé. si l’apport solaire est > à 10kW, j’ouvre le volet (pour 2h au moins pour éviter que le volet ne rentre et sorte), les 10kW étant fonction de l’altitude du soleil et de la couverture nuageuse suivant la formule
Apport Solaire = cos(90-h) x Spiscine x (1-Cnuage) x 0,50
Je maximise ainsi le chauffage en ouvrant le volet lorsque l’apport est maximal et minimise les pertes calorifiques en fermant le volet lorsque l’apport ne compense pas les pertes.
Voilà, cette explication n’a rien d’une démarche scientifique mais a le mérite de quantifier quelque peu une démarche empirique.
