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Systèmes de chauffage solaire à circulation forcée

Systèmes de chauffage solaire à circulation forcée

Une installation solaire thermique à circulation forcée est une installation dans laquelle l'eau circule à l'intérieur du circuit alimenté par une pompe. En circulation forcée, le mouvement de l'eau dans le circuit fermé est forcé par une pompe. Cette fonctionnalité fait une grande différence en ce qui concerne les installations d'eau chaude sanitaire avec thermosiphon. De cette manière, l'eau chaude ne se déplace pas artificiellement vers le point le plus élevé du circuit fermé, mais elle le fait depuis les capteurs solaires jusqu'à l'emplacement de l'accumulateur.

Dans de nombreux cas, il n'est pas rentable d'installer un équipement solaire thermique pour obtenir de l'eau chaude domestique à l'aide d'un thermosiphon, car les capteurs solaires sont souvent situés au-dessus de l'accumulateur (par exemple, les capteurs situés sur le toit et les accumulateurs situés à l'intérieur du réservoir). logements, collecteurs, etc.).

Dans ce type d' installation solaire thermique, l'eau qui circule entre les capteurs solaires et l'accumulateur ne peut pas le faire par convection naturelle, car l'eau plus chaude (pour les capteurs solaires) est déjà à son point le plus haut et il n'y a pas de force naturelle. cela déplace l'eau froide qui est déjà au point le plus bas et qui est la plus lourde. Pour assurer la circulation de l'eau, une pompe à eau conventionnelle sera nécessaire, ce qui nécessitera l'apport d'une source d'énergie externe. Le circulateur (pompe) entraîne le fluide (généralement du bas de l'accumulateur, zone froide) vers la partie inférieure des capteurs solaires.

Les systèmes forcés sont toujours indirects, à l'exception de l'utilisation du chauffage de piscine où le système de filtrage de l'eau du bateau peut être utilisé.

En utilisant une source d'énergie externe, cette méthode d'exploitation de l'énergie solaire ne peut plus être considérée comme un système d'énergie solaire passive. Si, en outre, la source d'électricité ne provient pas d'une source d'énergie renouvelable, elle ne peut pas non plus être considérée comme une forme d'énergie totalement renouvelable.

Avantages et inconvénients des systèmes solaires thermiques à circulation forcée

Lors du choix d'un système solaire thermique à circulation forcée, les avantages et les inconvénients associés à ce système doivent être pris en compte.

Avantages du système de circulation forcée

Le principal avantage des installations solaires thermiques à circulation forcée est que la structure de la maison ne conditionne pas son emplacement. Dans une installation solaire thermique avec thermosiphon, il est nécessaire de placer l'accumulateur à l'extérieur car il doit être plus haut que les capteurs solaires. Dans ce cas, le ballon d'eau chaude peut se trouver à l'intérieur du bâtiment et il ne sera nécessaire d'installer les panneaux solaires qu'à l'extérieur.

La possibilité de placer l'accumulateur à l'intérieur de la maison vous permet d'installer un accumulateur plus volumineux, mieux isolé et, sans être exposé aux intempéries, améliorera sa durabilité.

Le rendement thermique est plus élevé que dans le système solaire thermique à thermosiphon, car lorsqu'on règle la vitesse de l'eau qui circule dans le capteur solaire, celle-ci peut être optimisée pour obtenir les performances thermiques les plus élevées conformément aux lois de la thermodynamique.

Inconvénients du système de circulation forcée

En revanche, les systèmes à circulation forcée présentent certains inconvénients:

Le système nécessite l'installation d'une pompe à eau pour permettre la circulation de l'eau. La présence de la pompe implique une augmentation du coût de maintenance car de plus en plus d'éléments apparaissent avec des risques de pannes.

L'efficacité énergétique globale du système thermique solaire à circulation forcée est inférieure à celle du système à thermosiphon. Bien que nous ayons déjà expliqué que l'efficacité thermique était supérieure, il faut prendre en compte le fait qu'une certaine quantité d'énergie électrique doit être investie pour le fonctionnement de la pompe à eau.

Éléments de base d'un système solaire à circulation forcée

Les installations solaires thermiques à circulation forcée comportent les éléments suivants:

Capteurs solaires: les capteurs solaires sont responsables de la transformation du rayonnement solaire en énergie thermique. Comme dans ces montages la circulation du fluide à travers le collecteur est forcée, les pertes de charge (résistance au passage de l'eau) ne constituent pas une limitation importante quant à sa valeur, puisqu'elles peuvent être compensées lors du choix de la pompe d'eau. L'essentiel est de connaître les pertes de charge lors du choix de la pompe de circulation optimale.

Dans les installations thermiques solaires à circulation forcée, des capteurs solaires verticaux et / ou horizontaux peuvent être utilisés de manière interchangeable en fonction de critères d'intégration, bien que les capteurs verticaux aient une meilleure performance.

Accumulateur: l'accumulateur est un réservoir dans lequel est stockée l'eau chauffée. Ce type d'assemblage permet d'utiliser des résistances variables en termes d'accumulateur, car le circulateur fait passer l'eau à travers l' échangeur thermique qui l'incorpore ou à partir d'un échangeur externe pour les installations à volume d'accumulation élevé.

Système de contrôle d'un système à circulation forcée

Dans les équipements à circulation forcée, il est nécessaire de contrôler la pompe de telle sorte que l'eau ne soit entraînée que dans les cas où il peut y avoir un gain d'énergie (moments où le soleil brille et, par conséquent, la température du fluide des capteurs est supérieure à la température ambiante). de l'accumulateur). Éviter le gaspillage d'énergie pendant la nuit ou dans lequel le rayonnement solaire reçu est insuffisant.

Le thermostat différentiel est l'appareil responsable de cette fonction. Le thermostat différentiel compare en permanence les températures du collecteur et de l'accumulateur en allumant ou éteignant la pompe en fonction de la température la plus élevée.

Eléments de sécurité d'un système à circulation forcée

Pour protéger le capteur solaire contre les surpressions, il est obligatoire d'installer une soupape de sécurité dans chaque groupe ou rangée de panneaux solaires.

D'autre part, le circuit primaire sera équipé d'un groupe de sécurité composé au minimum d'un vase d'expansion, d'une soupape de sécurité et d'un manomètre.

Ces installations intégreront également des systèmes de protection active contre les basses températures (gel) ou les températures élevées (surchauffe).

Groupe de circulation

Le groupe de circulation est un élément essentiel dans les installations solaires thermiques à circulation forcée. C'est l'élément qui permet la circulation du fluide dans le circuit, généralement une pompe.

Le groupe de circulation sera généralement situé dans la partie inférieure de l'accumulateur (zone froide), vers la partie inférieure des collecteurs. De plus, vous aurez les éléments suivants:

  • Circulateur électromécanique pour circuits fermés, du type utilisé dans les circuits de chauffage.
  • Clapet anti-retour, pour empêcher la circulation inverse incontrôlée.
  • Régulateur de débit, qui permettra de régler le débit du circuit.
  • Filtre qui garantira la durabilité des éléments du circuit.
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    Références

    Dernier examen: 26 février 2019