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Installation solaire thermique

Ballons d’eau chaude solaire, types de ballons solaires

Ballons d’eau chaude solaire, types de ballons solaires

Un ballon solaire est un réservoir solaire qui stocke l'eau chaude d'une installation solaire thermique. Cet appareil a pour but de stocker de l'énergie calorifique.

La production d'eau chaude grâce à l'énergie solaire est lente. Par conséquent, il est nécessaire d'avoir un réservoir de chauffe-eau solaire pour stocker la quantité d'eau chaude la plus importante pour le moment où elle est nécessaire. Par exemple, l'eau chaude sanitaire ( ECS) peut être nécessaire pendant la nuit, mais le rayonnement solaire n'est pas disponible pour la chauffer.

L'énergie solaire thermique est une source d'énergie renouvelable qui transforme la lumière du soleil en énergie thermique. Il est utile pour de nombreuses utilisations, mais l'une consiste à produire de l'eau chaude pour les maisons. Selon le système choisi, nous pouvons utiliser des capteurs plats ou des tubes sous vide pour chauffer l'eau.

En ce sens, les réservoirs d'eau solaires stockent l'eau chauffée générée pendant la journée, prête à être utilisée en cas de besoin. Ce système nous aidera à réduire nos factures d'électricité puisque nous n'aurons pas besoin d'utiliser l' électricité pour chauffer l'eau.

Un système qui chauffe eau thermodynamique solaire permet de faire des économies d'énergies fossiles. En dépendant du pays, il est possible d'obtenir un crédit d'impôt pour des particuliers.

Composants d'un ballon thermodynamique solaire

Un ballon solaire est constitué d'un réservoir métallique en matière synthétique ou en acier inoxydable. De plus, un réservoir de chauffe-eau solaire de haute qualité doit être bien isolé - généralement avec une isolation PUF - pour éviter les pertes de chaleur.

Le ballon d'eau solaire intègre un ou deux échangeurs de chaleur dans son installation. Ces échangeurs vous permettent de maximiser votre sécurité pour éviter les risques de fuites et de perte d'énergie thermodynamique.

Comment fonctionne un ballon solaire ?

Ballons d’eau chaude solaire, types de ballons solaires Le système fonctionne à travers deux circuits d'eau. Le circuit primaire est un circuit fermé dans lequel un fluide caloporteur circule en permanence, en passant par les panneaux solaires thermiques (c) et par un échangeur thermique (FG).

Le circuit secondaire est ouvert. Il possède une entrée d'eau froide (A) et une sortie d'eau chaude (E), qui seront utilisées dans notre système de chauffage ou d'eau chaude sanitaire.

L'eau froide entre dans le réservoir de stockage solaire (B) lorsqu'elle se vide lorsqu'elle est consommée. L'eau froide est légèrement plus dense que l'eau chaude, elle a donc tendance à se déposer au fond du réservoir. Par conséquent, il sera puisé par le haut lorsque de l'eau chaude sera nécessaire.

Le liquide du circuit primaire traverse les panneaux solaires qui le chauffent grâce à l'exposition au rayons du soleil (D) et va vers un échangeur de chaleur avec le liquide du ballon d'eau solaire.

Dans l'échangeur de chaleur, les deux liquides sont en contact thermique, mais ils ne se mélangent pas puisqu'ils forment une paroi diatherme. Selon la deuxième loi de la thermodynamique, le liquide froid capte les calories du liquide chaud et retourne au ballon d'eau chaude.

Importance de l'échangeur de chaleur

Un système qui n'utilisait pas d'échangeur de chaleur et l'eau qui entrait dans les collecteurs était la même que celle stockée dans le réservoir fonctionnerait également.

Cependant, l'efficacité de la transmission de chaleur dans un système thermodynamique est proportionnelle à la différence de température. En d'autres termes, plus le liquide qui traverse le capteur solaire est froid, plus il se réchauffera rapidement.

Installation d'un ballon d'eau chaude solaire

En l'installation d'un chauffe-eau solaire en une maison est habituellement placé sur le toit. Le ballon de stockage peut être au-dessus des capteurs solaires ou dans une autre partie de l'installation.

Sur la base du premier cas, on parle d'un système solaire à thermosiphon; le fluide qui circule entre les capteurs solaires et le ballon solaire ne nécessite pas de pompage. Si l'on se base sur le second cas, un apport d' énergie électrique sera nécessaire pour pomper le fluide. Dans ces cas, l'énergie fournie peut provenir directement du réseau électrique ou d'autres sources d'énergie renouvelables.

Supposons que le réservoir d'eau solaire est en position verticale. Dans ce cas, la stratification de la température est effectuée plus rapidement et plus efficacement, de sorte que l'ensemble du réservoir n'a pas besoin d'être à la température définie.

De plus, lorsque le ballon d'eau chaude solaire est installé dans une position verticale, des performances thermiques plus excellentes des capteurs solaires sont obtenues, et les pertes thermiques sont à nouveau évitées.

Types de réservoirs d'eau solaires

La taille de l'installation solaire est l'élément le plus critique dans le choix d'un type de réservoir d'eau solaire.

Selon la taille de l'installation

Pour les petites ou moyennes structures, il est courant que le réservoir lui-même contient également l'eau potable.

En revanche, dans les grandes installations solaires thermiques complexes, d'autres réservoirs tampons intermédiaires doivent être progressivement mis en place. Les ballons tampons permettent de stocker l'énergie thermique qui sera ultérieurement transférée vers le ballon solaire.

La plupart des tailles de réservoirs d'eau solaires habituelles vont de 120 à 300 litres. Le premier convient aux besoins de deux ou trois personnes ; pendant ce temps, un chauffe-eau solaire de 200 litres peut desservir environ huit personnes.

Échangeurs internes ou externes

De plus, on peut obtenir d'autres variantes selon que les échangeurs de chaleur sont externes ou situés à l'intérieur du condenseur.

L'eau est chauffée à l'extérieur si le réservoir n'a pas d'échangeur intégré. D'autre part, s'il est inclus à l'intérieur, l'accumulation d'eau et son augmentation de température ultérieure se produisent dans le même réservoir.

Selon l'emplacement

Le ballon solaire peut être :

  • Au-dessus des capteurs solaires

  • Sur un autre site de l'établissement.

S'ils sont au-dessus, c'est un système solaire à thermosiphon ; le fluide qui circule entre les capteurs solaires et le ballon ne nécessite pas de pompage.

Si au contraire, le ballon solaire est situé ailleurs, un apport d'énergie électrique est nécessaire pour pomper le fluide. Dans ces cas, l'électricité fournie peut provenir d'une autre source d' énergie renouvelable ou directement du réseau électrique.

Quelle est la différence entre les accumulateurs solaires et les inter accumulateurs ?

Les accumulateurs solaires thermiques sont uniquement conçus pour l'accumulation d'eau déjà chauffée, un système d'échange externe est donc nécessaire. Alors que les réservoirs de stockage accumulent l'eau et la chauffent également pour l'utilisation, car ils ont un échangeur interne.

Quelle que soit l'option que nous choisissons, il est intéressant d'être clair sur le matériau de sa fabrication : acier inoxydable, vitrifié, peinture sanitaire, acier au carbone, entre autres. Le choix de l'un ou l'autre dépendra, dans une large mesure, de la conception de l'installation et de la qualité de l'eau dans la région.

Auteur :

Date de publication : 25 avril 2019
Dernier examen : 10 juillet 2022