Un système solaire à circulation forcée est une installation solaire thermique dans laquelle l'eau circule dans le circuit entraîné par une pompe.
Contrairement aux installations solaires à thermosiphon, ce système ne déplace pas l'eau chaude vers le point le plus haut du circuit fermé, mais la fait descendre des capteurs solaires jusqu'à l'endroit où se trouve le ballon d'accumulation.
Dans de nombreuses occasions, il n'est pas possible d'installer des équipements d'énergie solaire thermique pour obtenir de l'eau chaude sanitaire par thermosiphon, car souvent l'emplacement des capteurs solaires est au-dessus de l'accumulateur.
Ce système d' énergie renouvelable est un incontournable dans les systèmes de chauffage par le sol.
Dans ces systèmes solaires thermiques, l'eau qui circule entre les capteurs solaires et le ballon de stockage ne peut pas le faire par convection naturelle puisque l'eau la plus chaude est déjà à son point le plus haut. Cela nécessitera une pompe à eau conventionnelle et donc une source d'alimentation électrique externe.
Les systèmes forcés sont toujours indirects, sauf pour l'utilisation du chauffage de la piscine où le système d'impulsion approprié pour filtrer l'eau dans le verre peut être utilisé.
En utilisant une source d'énergie externe, cette façon d'exploiter l'énergie solaire ne peut plus être considérée comme un système d'énergie solaire passif.
Avantages du système de circulation forcée
Les avantages des systèmes solaires à circulation forcée sont :
- La structure de la maison ne détermine pas son emplacement. L'accumulateur d'eau chaude peut être à l'intérieur du bâtiment et à l'extérieur il suffira d'installer les panneaux solaires.
- Meilleure protection de l'accumulateur : La possibilité de placer l'accumulateur à l'intérieur de la maison permet d'installer un accumulateur plus gros, il est mieux isolé. En n'étant pas exposé aux intempéries, il améliorera sa durabilité.
- Meilleure efficacité thermique : l'efficacité thermique pour chauffer l'eau est plus élevée que dans le système solaire thermique avec thermosiphon car en étant capable de 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 en conformément aux lois de la thermodynamique.
Inconvénients du système de circulation forcée
En revanche, les systèmes à circulation forcée présentent certains inconvénients :
- Le système nécessite l'installation d'une pompe à eau pour permettre à l'eau de circuler. La présence de la pompe implique une augmentation du coût de maintenance puisque plus d'éléments apparaissent avec la possibilité de subir des pannes.
- Besoin d'avoir un point d' électricité pour pouvoir utiliser l' énergie électrique.
- L'efficacité énergétique globale est inférieure à celle du système thermosiphon. Bien que le rendement thermique soit plus élevé, il est nécessaire d'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 ont les éléments suivants :
Capteurs 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 vital, c'est de connaître les pertes de charge de la sélection de la pompe de circulation optimale.
Dans les installations à circulation forcée, les capteurs solaires verticaux et/ou horizontaux peuvent être utilisés indistinctement en fonction de critères d'intégration, bien que les verticaux présentent de meilleures performances.
Accumulateur d'actionnement à chaud
L'accumulateur est un réservoir où l'eau chauffée est stockée. Ce type de montage permet l'utilisation de plusieurs variantes concernant l'accumulateur, puisque le circulateur fera passer l'eau à travers l'échangeur de chaleur qu'il intègre.
Thermostat différentiel
Les thermostats différentiels contrôlent la pompe de telle sorte qu'elle n'entraîne l'eau qu'aux moments où il peut y avoir un gain d'énergie. Éviter le gaspillage d'énergie pendant la nuit ou lorsque le rayonnement solaire reçu est insuffisant.
Le thermostat différentiel compare en permanence les températures du capteur et du stockage en mettant la pompe en marche ou à l'arrêt 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.
D'autre part, le circuit primaire sera équipé d'un groupe de sécurité qui sera composé d'au moins :
- 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 contre les hautes températures (surchauffe).
Groupe de circulation
Le groupe de circulation permet la circulation du fluide dans le circuit, il s'agit généralement d'une pompe.
Le groupe de circulation est généralement situé en partie basse de la cuve (entrée d'eau froide), vers la partie basse des capteurs. De plus, il comportera les éléments suivants :
- Circulateur électromécanique pour circuits fermés, du type utilisé dans les circuits de chauffage.
- Clapet anti-retour, pour éviter les circulations inverses incontrôlées.
- Régulateur de débit, qui permettra de régler le débit du circuit.
- Filtre, qui garantira la durabilité des éléments du circuit.
