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Installation solaire thermique

Capteur solaires thermique à tubes sous vide, fonctionnement

Capteur solaires thermique à tubes sous vide, fonctionnement

Un capteur solaire à tube sous vide est un type de capteur solaire thermique qui améliore les capteurs plans. Les capteurs solaires visent à convertir le rayonnement solaire en énergie thermique en réduisant les pertes de chaleur.

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

Un vide a été créé entre le tube extérieur transparent et l'absorbeur intérieur qui agit comme une paroi diatherme. L'absorbeur interne est constitué d'un caloduc en cuivre qui contient un fluide vaporisé. Cette caractéristique permet au fluide caloporteur d'atteindre des températures supérieures à 100º.

Les capteurs à tubes sous vide sont fréquents dans les chauffe-eau solaires. Par conséquent, le chauffage solaire peut être utilisé pour obtenir de l'eau chaude sanitaire ( ECS) afin de fournir de l'eau chauffée aux systèmes de chauffage, au chauffage de piscine, etc.

Fonctionnement des capteurs solaires thermiques à tube sous vide

Dans les capteurs solaires thermiques à tubes sous vide, l'effet isolant est obtenu par un vide dans un tube de verre ou l'espace de deux tubes de verre concentriques.

Capteur solaires thermique à tubes sous vide, fonctionnementLe capteur solaire à tube sous vide absorbe une partie du rayonnement solaire qui frappe le tube de verre extérieur. Le rayonnement traverse l'espace vide entre le tuyau extérieur et intérieur sans perte d'énergie. Enfin, le rayonnement solaire chauffe le fluide de travail à l'intérieur du tuyau intérieur et le vaporise. 

La vapeur chauffée va au condenseur, transférant son énergie thermique au fluide de travail solaire à travers le capteur. Par conséquent, ayant perdu de la température, la vapeur se condense et retourne dans la zone exposée au soleil.

Une pompe fait circuler le fluide caloporteur solaire dans le circuit. Le fluide entre dans le capteur à basse température pour augmenter sa température lorsqu'il passe le long du capteur.

Avantages des capteurs solaires thermiques à tubes sous vide

Les avantages d'un panneau solaire à tube sous vide par rapport aux capteurs solaires plans sont expliqués ci-dessous.

  • Les capteurs solaires à tubes sous vide sont moins chers que les capteurs solaires plans. De nos jours, le prix s'est amélioré en raison de la demande croissante, de l'expérience et des nouvelles technologies de fabrication de tubes.

  • La chaleur et la lumière sont exploitées en absorbant les rayons du soleil du lever au coucher du soleil. En revanche, les capteurs solaires plans ne sont au maximum de leurs performances qu'à midi. Ainsi, ils sont moins efficaces et nécessitent une plus grande surface pour produire la même quantité de puissance.

  • Il est plus durable et fiable car le vide protège le capteur de la corrosion et ne présente pas de condensation.

  • Le vide élimine les déperditions thermiques à cause qu'il n'y a pas de transfert d'énergie par conduction et convection.

  • Ils sont faciles à installer grâce à leur structure légère et modulaire.

  • Le coût de réparation est moindre car les tubes sont remplacés un par un en cas de casse.

  • Les rayons du soleil sont captés plus efficacement grâce à la forme circulaire des tubes, notamment au lever et au coucher du soleil.

  • Le vent peut circuler librement entre les tubes rendant ces capteurs plus résistants au Pays de Galles en raison de la forme ronde et de la séparation entre eux. De plus, la neige ne s'accumule pas autant que dans les capteurs plans. De plus, ils sont plus propres car ils reçoivent moins de poussière et de saleté.

Types de capteurs solaires à tubes sous vide

Actuellement, il existe deux types de capteurs solaires thermiques à tubes sous vide. Ils ont des techniques assez différentes en termes de transmission de chaleur du tube à vide au circuit primaire :

1. Capteurs solaires thermiques à tubes sous vide à flux direct

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

Par ce circuit, le fluide du circuit primaire s'échauffe pendant le trajet et transporte l'énergie thermique vers un échangeur de chaleur.

2. Capteurs solaires sous vide à caloduc

Dans ce système solaire, comme dans le cas précédent, les capteurs solaires thermiques ont un capteur solaire central 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 capteur par une pipette réfrigérante. La canalisation 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 vers le condenseur situé dans le panneau solaire thermique. À ce stade, la chaleur va céder dans le circuit primaire et se condenser à nouveau. Ensuite, il retourne au fond du capteur sous son poids.

Une des spécificités de ce type de capteur est que certains modèles permettent d'incliner individuellement chaque tube. Cette fonctionnalité est pratique dans les endroits où, en raison des exigences de construction, nous ne pouvons pas monter les capteurs solaires au sud.

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