Installation solaire thermique

Centrale solaire
thermoélectriques

Eau chaude domestique (ECS)

Eau chaude domestique (ECS)

L'une des applications de l'énergie thermique solaire est l'obtention d'eau chaude sanitaire (ACS). Les capteurs solaires captent l’énergie du rayonnement solaire pour augmenter la température d’un fluide.

L'eau chaude domestique (ECS) est une eau destinée à la consommation humaine (potable) qui a été chauffée. Il est utilisé à des fins sanitaires (salles de bain, douches, etc.) et à d’autres fins de nettoyage (lavage de la vaisselle, machine à laver, lave-vaisselle, nettoyage des sols). En termes d’énergie, l’ACS est un élément important à prendre en compte, car il représente entre 25 et 40% de la consommation énergétique des maisons.

En règle générale, il comprend: le chauffe-eau, la pompe de circulation, les tuyaux, les débitmètres, les vannes pour la distribution d'eau chaude aux consommateurs ou aux points de consommation.

On distingue deux types d’installations:

  • Circuit ouvert d'eau chaude: dans le cas où l'eau du même circuit de chauffage est celle utilisée dans les applications d'eau chaude domestique.
  • Circuit fermé d'eau chaude: en cas de recirculation de l'eau chaude grâce à une pompe dans un circuit indépendant, un échangeur de chaleur ou un ballon d'eau chaude sanitaire est interposé lors de son parcours dans le circuit transmettre la chaleur produite dans le circuit principal d'eau chaude.

Utilisation de l’énergie thermique solaire pour obtenir de l’eau chaude sanitaire

L’une des manières d’obtenir de l’eau chaude sanitaire est d’utiliser le soleil au moyen d’une installation solaire thermoélectrique conçue à cet effet. Les capteurs solaires sont chargés de capter le rayonnement solaire et de transmettre cette énergie à un fluide. Le fluide augmente son énergie interne et sa température. Ce fluide circule dans un échange thermique qui permet de transmettre de l'énergie thermique à l'eau que nous souhaitons chauffer. L'eau chaude peut être transportée, donc elle peut transporter l'énergie. L'eau chauffée peut être stockée dans un réservoir bien isolé thermiquement ou circulée dans un circuit de chauffage pour chauffer une maison.

L’obtention d’eau chaude sanitaire est l’une des applications les plus utilisées de l’énergie solaire thermique. Cette application est aussi appelée "eau de la main".

Aspects de l'énergie solaire à prendre en compte dans une installation d'eau chaude solaire

Le rayonnement solaire reçu dans un lieu est déterminé par l'angle formé par les rayons du soleil par rapport au sol. En été, le soleil est plus perpendiculaire au sol qu'en hiver, donc en été, le rayonnement solaire est plus important.

Angle de rayonnement solaire en fonction de la période de l'année Angle de rayonnement solaire en fonction de la période de l'année

L'énergie nécessaire pour chauffer l'eau chaude sanitaire jusqu'à une certaine température est déterminée, entre autres, par la température de l'eau avant de la chauffer. Par conséquent, en hiver, l’eau provenant du réseau est généralement plus froide, il faudra plus d’énergie thermique qu’en été.

Installation d'énergie solaire thermique pour la production d'eau chaude sanitaire Les systèmes de chauffe-eau solaires nécessitent un réservoir de stockage d'eau afin que l'eau chauffée soit stockée dans un réservoir bien isolé le moment de son utilisation. Cela est essentiellement dû à deux raisons: d’une part, la différence de rayonnement solaire reçu aux différentes heures de la journée, sans parler du rayonnement solaire nul reçu pendant la nuit et, d’autre part, du fait que nous n’allons pas utiliser eau chaude en permanence, c’est-à-dire que la majeure partie de la journée nous n’aurons pas besoin d’eau, mais lorsque nous voudrions prendre une douche, nous aurions besoin de chauffer beaucoup d’eau très rapidement.

Économiquement, vous ne pouvez pas prétendre dimensionner une installation thermo-solaire pour obtenir toute l’eau chaude sanitaire dont nous avons besoin tout au long de l’année. Dans ce cas, il faudrait beaucoup le surdimensionner pour obtenir une grande quantité d’énergie thermique en hiver. Cette énergie serait laissée en été, ce qui ferait bouillir l'eau du réservoir, générerait de la vapeur d'eau et la pression de cette vapeur finirait par faire éclater le réservoir.

Une solution serait de jeter de l'eau chaude et d'ajouter de l'eau froide, mais cela ne serait pas raisonnable, que ce soit sur le plan économique ou environnemental.

Il existe de nombreuses réglementations dans différents pays dans lesquelles il est nécessaire que les installations thermiques solaires permettant d'obtenir de l'eau chaude sanitaire soient dimensionnées pour une consommation raisonnable en été et disposent d'un système de réchauffage auxiliaire lorsque le système ne peut pas atteindre la température de l'eau désirée.

Installations de production d'eau chaude solaire

Installation d'énergie solaire thermique pour la production d'eau chaude sanitaire

Il existe deux types d'installations d'eau chaude sanitaire (ou d'appareils de chauffage):

  • Installations de production d'eau chaude sanitaire en circuit ouvert. L'eau potable passe directement à travers les capteurs solaires. Ce système réduit les coûts et est plus efficace (sur le plan énergétique), mais pose des problèmes dans les zones où la température est inférieure au point de congélation de l’eau, ainsi que dans les zones à forte concentration de sels qui obstruent les conduits des panneaux.
  • Installations en circuit fermé d'eau chaude sanitaire. Deux systèmes sont distingués: le débit de thermosiphon et le débit forcé.

Les panneaux solaires thermiques ont un très faible impact environnemental.

Caractéristiques de l'eau L'élément le plus important de ce type d'installations thermiques solaires est l'eau. En raison des caractéristiques de fonctionnement et d'utilisation de ces systèmes, il convient de s'assurer que l'eau se trouve dans certaines restrictions et plages de température.

Installation d'énergie solaire thermique pour la production d'eau chaude sanitaire

L'eau chaude domestique est soumise à différentes restrictions thermiques, qui régulent les températures de distribution et de consommation et augmentent la complexité de la projection de l'installation d'eau chaude domestique. La température minimale de l'installation est limitée pour éviter l'apparition de légionelles.

En résumé, la réduction de la température à moins de 50 ° C dans le robinet et à 55 ° C dans le réservoir doit être évitée dans des conditions de fonctionnement normales. L'ensemble de l'installation doit pouvoir résister à des températures de 70 ° C.

Par contre, il faut éviter de toucher l'eau avec la peau à des températures supérieures à 40 ° C, afin d'éviter d'éventuelles brûlures. Ceci peut être réalisé en mélangeant l'eau chaude de l'installation ECS avec de l'eau froide conventionnelle, en utilisant des mélangeurs.

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Dernier examen: 15 octobre 2018