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Installation solaire thermique

Capteur solaire à tube sous vide, types et fonctionnement des capteurs sous vide

Capteur solaire à tube sous vide, types et fonctionnement des capteurs sous vide

Un capteur solaire à tube sous vide est un type de panneau solaire qui tire parti de l'énergie solaire thermique. L'objectif des capteurs solaires est de convertir le rayonnement solaire en énergie thermique.

Le capteur solaire à tube sous vide se compose d'un ensemble de tubes cylindriques. Les tubes sont constitués d'un absorbeur sélectif, situé sur un siège réfléchissant et entouré d'un cylindre de verre transparent.

Un vide a été créé entre le tube extérieur transparent et l'absorbeur intérieur. Ainsi, les pertes thermodynamiques par conduction et convection de la surface absorbante sont évitées. Cette caractéristique permet d'atteindre des températures de plus de 100ºC et de profiter beaucoup plus du rayonnement solaire.

Ce type de panneau solaire a des performances plus élevées que les capteurs plats.

Les tubes à vide solaires peuvent être utilisés pour obtenir de l'eau chaude sanitaire, des systèmes de chauffage, le chauffage de piscine, etc.

Types de capteurs solaires à tubes sous vide

Actuellement, il existe deux types de capteurs solaires thermiques à tube sous vide, avec des techniques assez différentes en termes de transmission de chaleur du tube à vide vers le circuit primaire.

  • Capteurs solaires sous vide à flux direct.

  • Capteurs solaires à caloducs sous vide.

Capteurs solaires sous vide à flux direct

Les capteurs solaires sous vide à flux direct ont un collecteur de chaleur principal du circuit primaire dans la partie supérieure du tube. Chaque tube est relié à ce collecteur au moyen d'un circuit aller et retour (ils peuvent parfois atteindre 20 tubes).

A travers ce circuit circule le fluide du circuit primaire qui s'échauffe pendant le trajet et transporte l'énergie thermique vers un échangeur de chaleur.

Les circuits internes des tubes ont deux configurations de base : le circuit concentrique ou le circuit séparé.

Capteurs solaires sous vide à caloduc

Dans ce système, comme dans le cas précédent, les capteurs solaires thermiques ont un capteur solaire principal du circuit primaire en partie haute. Dans ce cas, le tube à vide comporte un tube central en cuivre scellé et rempli d'un mélange alcoolique.

Ce tube est relié à l'absorbeur du collecteur au moyen d'une pipette condenseur. La pipea effectue un échange thermique vers le circuit primaire.

Le rayonnement solaire fait chauffer l'absorbeur et évapore le mélange alcoolique à l'intérieur. Le mélange évaporé monte jusqu'au condenseur situé dans le panneau solaire thermique. À ce stade, la chaleur va céder dans le circuit primaire et elle se condense à nouveau, retournant au fond du collecteur sous son propre poids.

Une des particularités de ce type de collecteurs est que certains modèles permettent d'incliner chaque tube individuellement. Cette fonctionnalité est très utile dans les endroits où, en raison des exigences de construction, il est nécessaire de monter les capteurs solaires désorientés par le sud.

Comment fonctionne un capteur solaire à tube sous vide ?

Dans les capteurs solaires à tubes sous vide, l'effet isolant est obtenu par un vide dans un tube de verre ou dans l'espace de deux tubes de verre disposés concentriquement. Cette technique réduit considérablement le transfert thermodynamique de la chaleur vers l'air ambiant grâce à des pertes convectives réduites.

Surtout en hiver, les capteurs sous vide, en raison de leur bonne isolation, obtiennent des performances thermiques nettement supérieures à celles des capteurs solaires plats. La résistance à très basse température est donnée comme une moyenne de -30 degrés Celsius.

Les fabricants individuels dans le domaine de l'énergie solaire citent la limite pour les tubes de 70 mm à -50 degrés Celsius. Cependant, une protection contre le gel doit être prévue à des températures inférieures à -10 degrés Celsius pour les lignes.

Pour réaliser cette protection il existe plusieurs possibilités. Les solutions les plus courantes sont les additifs antigel pour chauffer le milieu. Pour les systèmes fonctionnant à l'eau pure, le contrôleur solaire contrôlera les limites de température.

Si la température dans le retour chute à environ 4 degrés Celsius, la chaleur du réservoir de stockage ou du système de chauffage alternatif est pompée dans le système de conduite du système solaire.

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