Menu

Installation solaire thermique

Comment fonctionne un capteur solaire plat ? Caractéristiques

Comment fonctionne un capteur solaire plat ? Caractéristiques

Le capteur solaire plat est un type de panneau solaire thermique dont l'objectif est de transformer le rayonnement solaire en énergie thermique.

Ce type de panneaux solaires thermiques a un bon rapport coût/efficacité dans les climats tempérés et sont bien adaptés à un grand nombre d'applications thermiques, telles que :

Comment fonctionne un capteur solaire plat ?

Le fonctionnement d'un capteur solaire plat est basé sur le transfert de chaleur.

Le rayonnement solaire tombe sur l'absorbeur de chaleur du capteur. Lorsque le rayonnement frappe la surface de l'absorbeur, une partie de son énergie est convertie en chaleur. Par conséquent, la température du capteur solaire augmente.

Si l'on fait passer un fluide à l'intérieur du collecteur, une partie de cette chaleur est transférée au liquide selon les première et deuxième lois de la thermodynamique. Le reste de l'énergie est encore perdu sous forme de rayonnement du capteur solaire thermique vers l'environnement extérieur.

Si l'on veut obtenir de bonnes performances et réduire la consommation d'énergie, il faut travailler les capteurs à la température la plus basse possible.

Quel est l'avantage des capteurs solaires vitrés ?

Ce type de collecteur a un couvercle transparent qui piège le rayonnement qui rebondit sur l'absorbeur et augmente l'efficacité globale. Pour y parvenir, le couvercle transparent du collecteur génère un effet de serre.

L'effet de serre est généré dans certains corps transparents, qui ne sont normalement traversés que par des rayonnements d'une longueur d'onde comprise entre 0,3 et 3 microns. Comme la majeure partie du rayonnement solaire se situe entre 0,3 et 2,4 microns, la lumière du soleil peut traverser le verre.

Une fois traversé, le rayonnement trouve l'absorbeur, qui est chauffé par le rayonnement solaire et émet un rayonnement entre 4,5 et 7,2 microns qui ne peut plus traverser le verre.

Ce rayonnement solaire qui ne peut pas sortir est réfléchi vers l'intérieur. Une partie de cette énergie chauffe le verre et le verre l'envoie à l'intérieur et à l'extérieur.

Types de capteurs solaires plats

On peut distinguer deux types de base de capteurs solaires plats, selon la configuration de l'absorbeur et selon qu'il est vitré ou non :

  • Configuration de l'absorbeur parallèle ; Ce type de collecteur peut être utilisé horizontalement et verticalement. La configuration parallèle favorise que la température du capteur peut être stratifiée avec un plus grand volume de circulation d'eau à travers les branches à l'intérieur du capteur.

  • Configuration de l'absorbeur en série : il est composé d'un seul circuit continu avec un faible volume d'eau en circulation et un saut thermique plus élevé, avec de bonnes performances.

  • Vitrage - Généralement utilisé dans les systèmes ou installations de chauffage de l'eau domestique. La température de fonctionnement est généralement comprise entre 30°C et 60°C. Il est constitué d'un caisson isotherme recouvert de vitrage. A l'intérieur se trouve un absorbant dans lequel circule le fluide caloporteur. Le vitrage bloque le rayonnement infrarouge et isole l'entrefer au-dessus de l'absorbeur pour rester au chaud.

  • Non vitré : ce type de collecteur plat est beaucoup moins cher mais moins répandu. Selon la température extérieure, il est généralement utilisé dans les systèmes de chauffage de piscine, mais peut parfois être utilisé comme système de chauffage d'eau chaude dans les pays chauds. Dans les zones tempérées, la température de fonctionnement est généralement inférieure à 30 degrés Celsius.

Composants d'un capteur solaire plat

Le capteur solaire plat est composé des éléments suivants :

1. Absorbeur

L'absorbeur est l'élément qui intercepte le rayonnement solaire à l'intérieur du capteur et est responsable de la transformation de l'énergie solaire en énergie thermique.

L'absorbeur est généralement constitué d'une feuille métallique, généralement en cuivre (un bon conducteur thermique) qui s'assombrit. Les corps sombres et mats captent mieux le rayonnement solaire que toute autre couleur.

Il existe deux manières d'assombrir l'absorbeur :

  1. Une fine pellicule de peinture noire thermique résiste aux températures élevées.

  2. Un traitement sélectif, basé sur des dépôts électrochimiques ou des peintures avec des oxydes métalliques qui ont une forte absorption du rayonnement solaire et une faible émissivité de chaleur.

L'absorbeur intègre une grille de conduits dans lesquels va circuler le fluide caloporteur.

2. Couverture transparente

Le couvercle transparent a pour fonction d'isoler le capteur solaire des conditions environnementales extérieures et de laisser passer le rayonnement solaire. Cette couverture est à l'origine de l'effet de serre.

Il est généralement constitué d'une seule feuille de verre solide d'environ 4 mm d'épaisseur.

Cette partie n'est présente que dans les capteurs solaires plats vitrés.

3. Isolement

L'isolation a pour fonction d'empêcher les déperditions de chaleur de l'intérieur du collecteur - plus précisément de l'absorbeur - vers l'extérieur. Il est généralement constitué de feuilles de mousse synthétique (polyuréthane, cyanures, fibre de verre, etc.) situées sur les côtés et à l'arrière du panneau solaire.

4. Logement

Le boîtier sert à loger le reste des composants du capteur solaire.

Cette fermeture est normalement formée par un profilé en aluminium qui garantit une résistance de l'ensemble, même dans des conditions de travail extrêmes. De plus, le carter présente des perforations pour l'évacuation des condensats en partie basse.

Auteur :

Date de publication : 30 mai 2018
Dernier examen : 13 octobre 2021