La fonction d'une installation d'énergie solaire thermique est de profiter de l'énergie solaire pour générer de la chaleur. Les panneaux solaires de ces installations captent la chaleur du rayonnement solaire qui tombe sur eux pour chauffer un fluide. Les différentes manières de tirer profit de ce fluide chaud permettent d'utiliser ce type d'énergie renouvelable dans de multiples applications.
Une installation d'énergie solaire thermique se compose de:
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Panneaux solaires thermiques
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Circuits primaires et secondaires
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Échangeur de chaleur
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Ballon de stockage
L'énergie solaire thermique est un système d'énergie solaire dont l'objectif est de profiter du soleil pour obtenir de la chaleur. Les centrales solaires thermiques utilisent ce système énergétique pour produire de l'électricité. Cependant, dans cet article, nous nous concentrons principalement sur les installations domestiques pour la production d'eau chaude sanitaire et de chauffage.
Panneau solaire thermique
Le panneau solaire thermique est un type de panneau solaire conçu pour tirer parti de l'énergie solaire thermique. Le panneau solaire thermique est également appelé capteur solaire.
Les capteurs solaires sont les éléments qui captent le rayonnement solaire et le convertissent en énergie thermique, en chaleur. Le panneau chauffe eau solaire grâce à la radiation solaire.
Ils sont souvent recouverts de verre. Le verre qui recouvre le capteur protège non seulement l'installation, mais conserve également la chaleur, produisant un effet de serre qui améliore les performances du capteur.
Quelle est la composition d’un paneau solaire thermique?
Les capteurs solaires sont constitués des éléments suivants:
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Couverture: Elle est transparente, elle peut être présente ou non. Généralement, il est en verre, bien que le plastique soit également utilisé, car il est moins cher et gérable, mais il doit s'agir d'un plastique spécial. Sa fonction est de minimiser les pertes de convection et de rayonnement et doit donc avoir une transmittance solaire aussi élevée que possible.
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Canal d'air: C'est un espace (vide ou non) qui sépare le couvercle de la plaque absorbante. Son épaisseur sera calculée en tenant compte afin d'équilibrer les pertes dues à la convection et les températures élevées qui peuvent survenir si elle est trop étroite.
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Plaque absorbante: La plaque absorbante est l'élément qui absorbe l’énergie solaire et la transmet au liquide qui circule dans les tuyaux. La principale caractéristique de la plaque est qu'elle doit avoir une forte absorption solaire et une faible émission thermique. Les matériaux courants ne répondant pas à cette exigence, des matériaux combinés sont utilisés pour obtenir le meilleur rapport absorption / émission.
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Tuyaux ou gaines: Les tuyaux touchent (parfois soudés) la plaque absorbante afin que l'échange d'énergie soit le plus grand possible. Pour les tubes circule le liquide qui sera chauffé et ira vers le réservoir d'accumulation.
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Couche isolante: Le but de la couche isolante est de recouvrir le système pour éviter et minimiser les pertes. Parce que l'isolation est la meilleure possible, le matériau isolant doit avoir une faible conductivité thermique.
Quels sont les types de capteurs solaires?
Les trois principaux types de capteurs solaires sont:
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Capteurs plans vitrés.
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Capteurs solaires thermiques avec tubes sous vide.
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Capteurs solaires thermiques paraboliques.
Dans les capteurs solaires plans vitrés, l'âme du système est une clôture verticale de tubes métalliques, pour simplifier, qui conduisent l'eau froide en parallèle, reliée en bas par un tube horizontal à la prise d'eau froide et en haut par un similaire. Ce panneau solaire thermique s’utilise à fan de produire de l’eau chaude sanitaire.
Dans le système de capteurs à tubes sous vide, les tubes métalliques du système précédent sont remplacés par des tubes de verre, encapsulés, un à un, dans un autre tube de verre entre lequel le vide est réalisé comme isolant.
Dans les capteurs solaires thermiques paraboliques, les capteurs ont une forme parabolique pour concentrer tout le rayonnement solaire reçu sur une surface en un point par lequel passe le fluide thermique.
Les systèmes paraboliques sont généralement utilisés pour générer de la vapeur et avec la vapeur pour alimenter des turbines avec lesquelles obtenir de l'électricité. C'est un moyen d'obtenir de l'énergie électrique grâce à l'énergie solaire sans utiliser de panneaux solaires photovoltaïques.
¿Quelle est la function du circuit primaire?
Le circuit primaire d'une installation solaire thermique est un circuit fermé, il transporte la chaleur du capteur vers l'accumulateur (système qui stocke la chaleur). Le liquide caloporteur chauffé (eau ou mélange de substances pouvant transporter de la chaleur) transporte la chaleur vers l'accumulateur. Une fois refroidi, il retourne au capteur pour se réchauffer, et ainsi de suite.
¿Quelle est la function de l’échangeur de chaleur?
L'échangeur de chaleur chauffe l'eau potable grâce à la chaleur captée par le rayonnement solaire. Il est situé dans le circuit primaire, à son extrémité. Il a la forme d'une serpentine, car de cette façon, il est possible d'augmenter la surface de contact et donc l'efficacité.
L'eau entrant dans le réservoir, à condition qu'elle soit plus froide que le serpentin, se réchauffera. Cette eau, chauffée aux heures ensoleillées, sera disponible pour une consommation ultérieure.
Ballon de stockage
Le ballon de stockage est un réservoir où s'accumule l'eau chauffée utile à la consommation. Il a une entrée pour l'eau froide et une sortie pour l'eau chaude. Le froid entre en dessous de l'accumulateur où il rencontre l'échangeur, car il chauffe, il se déplace vers le haut, c'est là que l'eau chaude sortira pour la consommation.
En interne, il dispose d'un système pour éviter l'effet corrosif de l'eau chaude stockée sur les matériaux. À l'extérieur, il a une couche de matériau isolant qui empêche la perte de chaleur et est recouvert d'un matériau qui protège l'isolant de l'humidité et des coups éventuels.
¿Quelle es la function du circuit secondaire dans un système solaire thermique?
Le circuit secondaire ou de consommation, (circuit ouvert), entre dans l'eau froide d'alimentation et à l'autre extrémité l'eau chauffée est consommée (douche, lavabo, ...). L'eau froide passe d'abord par l'accumulateur, où elle chauffe l'eau chaude jusqu'à ce qu'elle atteigne une certaine température. Les conduites d'eau chaude extérieures doivent être recouvertes d'isolant.
Pompes hydrauliques
Les pompes hydrauliques, dans le cas où l'installation est à circulation forcée, sont du type à recirculation (il y en a généralement deux par circuit). Une pompe fonctionne la moitié de la journée et le couple, la moitié du temps restant.
Rien à voir avec les pompes hydrauliques utilisées dans un système hybride solaire et hydroélectrique.