Un système solaire à circulation forcée est une installation solaire thermique dans laquelle l'eau circule dans un circuit entraîné par une pompe.
Contrairement aux installations solaires à thermosiphon, ce système ne déplace pas l'eau chaude jusqu'au point le plus haut du circuit fermé, mais la fait descendre depuis les capteurs solaires jusqu'à l'endroit où se trouve le ballon de stockage.
Dans de nombreux cas, il n'est pas possible d'installer des équipements d'énergie solaire thermique pour obtenir de l'eau chaude sanitaire par thermosiphon, étant donné que l'emplacement des capteurs solaires est souvent au-dessus du ballon.
Ce système d'énergie renouvelable est requis dans les systèmes de chauffage par le sol.
Dans ces systèmes solaires thermiques, l'eau qui circule entre les capteurs solaires et l'accumulateur ne peut pas le faire par convection naturelle puisque l'eau la plus chaude est déjà à son point le plus haut. Pour ce faire, vous aurez besoin d'une pompe à eau conventionnelle et donc d'une source d'alimentation électrique externe.
Les systèmes forcés sont toujours indirects, sauf pour les utilisations de climatisation de piscine où le système d'entraînement du filtrage de l'eau de la piscine lui-même peut être utilisé.
En utilisant une source d'énergie externe, cette forme de récupération d'énergie solaire ne peut plus être considérée comme un système d'énergie solaire passif.
Avantages du système à circulation forcée
Les avantages des systèmes solaires à circulation forcée sont :
- La structure de la maison ne détermine pas son emplacement. Le ballon d'eau chaude peut être à l'intérieur du bâtiment et à l'extérieur il suffira d'installer les panneaux solaires.
- Meilleure protection de la batterie : La possibilité de placer la batterie à l'intérieur de la maison permet d'installer une batterie plus grosse, elle est mieux isolée. En n'étant pas exposé aux intempéries, sa durabilité s'améliorera.
- Meilleure efficacité thermique : l'efficacité thermique pour chauffer l'eau est supérieure à celle du système solaire thermique avec thermosiphon car en pouvant réguler la vitesse de l'eau qui circule à travers le capteur solaire, elle peut être optimisée pour obtenir les performances thermiques les plus élevées conformément avec les lois de la thermodynamique.
Inconvénients du système à circulation forcée
En revanche, les systèmes à circulation forcée présentent certains inconvénients :
- Le système nécessite l'installation d'une pompe à eau pour permettre la circulation de l'eau. La présence de la pompe implique une augmentation des coûts de maintenance car il y a plus d'éléments susceptibles de subir des pannes.
- Nécessité d'avoir une prise électrique pour pouvoir utiliser l'énergie électrique.
- L'efficacité énergétique globale est inférieure à celle du système à thermosiphon. Bien que le rendement thermique soit plus élevé, il faut ajouter la consommation électrique pour le fonctionnement de la pompe à eau.
Éléments de base d'un système solaire à circulation forcée
Les installations d'énergie solaire thermique à circulation forcée comportent les éléments suivants :
Collecteurs solaires
Les capteurs solaires sont chargés de transformer le rayonnement solaire en énergie thermique. Como que en estos montajes la circulación del fluido a través del captador es forzada, las pérdidas de carga (resistencia al paso del agua) no son una limitación importante en cuanto a su valor, ya que se podrán compensar a la hora de elegir la bomba d'eau. Ce qui sera essentiel est de connaître les pertes de charge liées à la sélection de la pompe de circulation optimale.
Dans les installations à circulation forcée, les capteurs solaires verticaux et/ou horizontaux peuvent être utilisés de manière interchangeable en fonction des critères d'intégration, bien que les capteurs verticaux aient de meilleures performances.
Accumulateur de courant chaud
L'accumulateur est un réservoir dans lequel l'eau chauffée est stockée. Ce type de montage permet d'utiliser plusieurs variantes concernant l'accumulateur, étant donné que le circulateur fera passer l'eau à travers l'échangeur de chaleur qu'il intègre.
Thermostat différentiel
Des thermostats différentiels contrôlent la pompe afin qu'elle ne pompe de l'eau qu'aux moments où il peut y avoir un gain d'énergie. Éviter le gaspillage d'énergie la nuit ou lorsque le rayonnement solaire reçu est insuffisant.
Le thermostat différentiel compare en permanence les températures du collecteur et de l'accumulateur, connectant ou déconnectant la pompe en fonction de la température la plus élevée.
Éléments de sécurité
Pour protéger le capteur solaire des surpressions, il est obligatoire d'installer une soupape de sécurité dans chaque groupe ou rangée de panneaux solaires.
En revanche, le circuit primaire sera équipé d'un groupe de sécurité qui sera composé au minimum de :
- un vase d'expansion
- une soupape de sécurité
- un manomètre.
De même, ces installations intégreront des systèmes de protection active contre les basses températures (gel) ou les hautes températures (surchauffe).
Groupe de circulation
Le groupe de circulation permet la circulation du fluide à travers le circuit, généralement c'est une pompe.
Le groupe de circulation est généralement situé en bas de l'accumulateur (arrivée d'eau froide), vers le bas des capteurs. De plus, vous disposerez des éléments suivants :
- Circulateur électromécanique pour circuits fermés, du type utilisé dans les circuits de chauffage.
- Clapet anti-retour, pour éviter une circulation inverse incontrôlée.
- Régulateur de débit, qui permettra de régler le débit du circuit.
- Filtre, qui garantira la durabilité des éléments du circuit.
