Menu

Installation solaire thermique

Centrale solaire
thermoélectriques

L'énergie solaire thermique à basse température

L'énergie solaire thermique à basse température

Les installations thermiques solaires à basse température sont considérées comme des installations à énergie solaire produisant de la chaleur utile à des températures inférieures à 65 ° C grâce à l'énergie solaire.

Une installation solaire thermique à basse température comprend des capteurs solaires, deux circuits d'eau (primaire et secondaire), un échangeur de chaleur, un accumulateur, un vase d'expansion et des conduites.

La circulation de l'eau à l'intérieur des circuits peut être obtenue par thermosiphon, en tirant profit de la différence de densité de l'eau à différentes températures ou au moyen d'une pompe de circulation. Bien qu'avec une pompe de circulation, un apport externe d'énergie électrique soit nécessaire.

Applications de l'énergie solaire thermique

L'énergie solaire thermique à basse température est une forme d'énergie renouvelable qui peut être utilisée dans de nombreux domaines afin de réduire la dépendance à d'autres sources d'énergie non renouvelable, telles que la combustion du gaz naturel ou du charbon.

Les systèmes solaires thermiques à basse température sont utiles dans des applications telles que le chauffage de piscines, pour un usage domestique (eau chaude et chauffage), pour des utilisations industrielles nécessitant de l'eau chaude, mais pas à une température supérieure à 65 ° C.

Production d'eau chaude sanitaire (ACS)

La principale application de l'énergie solaire thermique est la production d'eau chaude sanitaire (ECS) pour le secteur domestique et le secteur des services. L'eau chaude domestique est utilisée à une température de 45 degrés Celsius. À cette température, il est facile d'atteindre des capteurs solaires plans pouvant atteindre une température moyenne de 80 degrés Celsius.

On considère que le pourcentage de couverture de l'ECS annuelle d'eau chaude est d'environ 60%; on parle de ce pourcentage, et non supérieur, de sorte que, à l'époque de la plus grande radiation solaire, pas sur l'énergie. L'énergie fournie par les collecteurs doit être telle que, dans les mois les plus favorables, elle contribue à 100%. Le reste des besoins qui ne sont pas fournis par les collecteurs provient d'un système auxiliaire, qui est généralement du diesel, du gaz ou de l'énergie électrique. Avec ce pourcentage de couverture, les périodes d'amortissement sont réduites.

Chauffage à basse température

L'énergie thermique solaire à basse température peut être un complément au système de chauffage, en particulier pour les systèmes utilisant une alimentation en eau à moins de 60 ° C.

Pour le chauffage avec alimentation solaire, le système qui fonctionne le mieux est le plancher radiant (circuit de tuyaux traversant le plancher), car la température du fluide circulant dans ce circuit est d'environ 45 ° C, facilement réalisable par les capteurs solaires. .

Chauffage de l'eau de piscine

Une autre application répandue de l'énergie thermique solaire à basse température est le chauffage de l'eau de piscine. L'utilisation de collecteurs peut permettre un soutien énergétique des piscines vers l'extérieur, allongeant la période de baignade, tandis que, dans les installations à usage hivernal, en période de faible rayonnement solaire, ils pourront fournir une petite partie du support de l'installation conventionnelle.

Il convient de garder à l'esprit que, dans certains pays, la législation en vigueur n'autorise pas la climatisation des piscines extérieures utilisant des sources d'énergie conventionnelles, qui sont généralement des sources d'énergie non renouvelables.

Pour les applications de chauffage d'eau de piscine, des capteurs solaires sans verre peuvent être utilisés. Ces panneaux solaires sont simplement formés par un grand nombre de minuscules tubes en métal ou en plastique disposés en bobines à travers lesquelles l'eau circule.

Ces capteurs n'ont pas besoin de couvercle en verre ou de boîte. Pour cette raison, l'augmentation de la température est basse, autour de 30 degrés Celsius. Les pertes de chaleur sont importantes, ce qui limite son application à d'autres types d'installations. Les tuyaux flexibles tolèrent le passage d'eau agressive, telle que l'eau de piscine chlorée, mais ils ne peuvent résister aux contraintes mécaniques qui se produisent lorsque l'eau et les rayures superficielles gèlent. Ils sont plus économiques que les capteurs solaires plats.

Climatisation par machines à absorption

Les capteurs à vide ou les avions à hautes performances produisant de l'eau chaude domestique, le chauffage en hiver et, par des machines, seront l'un des domaines de développement maximum des installations d'énergie solaire thermique à basse température qui seront vus dans peu de temps. absorption, produire du froid en été.

L'utilisation de l'énergie solaire thermique à basse température pour l'ensemble de ces systèmes constitue le meilleur moyen de tirer parti de l'installation, car elle n'est utilisée que pour l'ACS et le chauffage, ce qui produit un surplus en été, ce qui entraîne une surchauffe de l'installation. nécessaire d'éviter par le biais d'un système des systèmes existants.

Les applications de l'énergie solaire thermique s'étendent également au secteur industriel: eau chaude et préchauffage de l'eau de process, chauffage, air chaud et refroidissement.

Systèmes de collecte de rayonnement solaire

Le système de collecte du rayonnement solaire est constitué de capteurs solaires connectés les uns aux autres. Sa mission est de capter l'énergie solaire pour la transformer en énergie thermique, en augmentant la température du fluide circulant dans l'installation. 

Le type de capteur thermique le plus répandu est le capteur solaire plat qui permet une augmentation de la température de 60 ° C à un coût réduit. Ces collecteurs conviennent à la production d'eau chaude pour diverses applications: eau chaude domestique, chauffage par le sol, etc.

Le capteur solaire plat est constitué d'une plaque métallique qui est chauffé par le rayonnement solaire à l'exposition au soleil (absorbeur). Cette plaque est noir, de sorte qu'il ne reflète pas l'incident du rayonnement solaire. Normalement, la plaque de chauffage est placé dans une boîte avec couvercle en verre. A l'intérieur de l'eau de boîtier est mis en circulation à travers une bobine ou un circuit tubulure de sorte que la chaleur est transmise au fluide par le biais d'un processus thermodynamique. L'effet produit est similaire à celle d'une serre, la lumière du soleil passe à travers la plaque de verre et chauffe la plaque noircie. Le verre est un « piège solaire », car laisser le rayonnement solaire (ondes courtes), mais ne libère pas le rayonnement thermique émis par la plaque noircie (ondes longues) et par conséquent

Il existe également sur le marché des capteurs solaires sous vide. Ils sont constitués de tubes métalliques recouvrant le tube métallique contenant le fluide de travail, laissant entre eux une chambre servant d'isolant. Ils ont un rendement très élevé, mais leur coût est également élevé.

Les capteurs solaires thermiques sont composés des éléments suivants:

  • Couverture: la couverture doit être en un matériau transparent, généralement en verre, mais certains plastiques peuvent également être utilisés avec l'avantage d'être moins chers et plus faciles à gérer. La fonction de la couverture est de minimiser les pertes thermodynamiques de chaleur par transmission par convection et rayonnement et doit donc avoir une transmittance solaire aussi élevée que possible.
  • Canal d'air: Le canal d'air est un espace qui sépare le couvercle de la plaque absorbante et peut être vide ou non. Pour calculer son épaisseur, il est nécessaire d'équilibrer les pertes par convection et les températures élevées qui peuvent être produites si elles sont trop étroites.
  • Plaque absorbante: La plaque absorbante est l'élément qui absorbe l'énergie solaire et transmet la chaleur au liquide qui circule dans les tuyaux. La caractéristique principale de la plaque absorbante est qu'elle doit avoir une absorption élevée du rayonnement solaire et une émission thermique réduite. Pour répondre à cette exigence, les matériaux combinés sont utilisés pour obtenir le meilleur rapport absorption / émission.
  • Tuyaux ou conduits: Les tubes touchent (parfois soudés) la plaque d'absorbeur afin de maximiser l'échange d' énergie thermique par conduction thermique. Le liquide chauffé circulera dans les tubes et transportera la chaleur dans le réservoir d'accumulation.
  • Couche isolante: La couche isolante a pour but de recouvrir le système afin d'éviter et d'éviter les pertes thermiques. Pour que l'isolation soit optimale, le matériau isolant doit avoir une faible conductivité thermique.
    valoración: 3.3 - votos 10

    Dernier examen: 12 avril 2019