Équipement solaire thermique en Europe |
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| o | 3. Descriptif des systèmes solaires thermiques Un système solaire thermique est généralement constitué de trois parties : un capteur, un groupe de transfert assurant la circulation et la régulation et une unité de stockage. Ces différentes parties sont détaillées ci-après.
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Les capteurs solaires |
Les capteurs peuvent être classifiés en trois
catégories : les capteurs plans vitrés, non vitrés et sous vide. Les capteurs non vitrés |
Un kit complet de chauffage solaire de piscine individuelle avec un capteur souple (Giordano) |
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| o | Les capteurs plans C'est le type de capteur le plus couramment utilisé. Il comprend un coffre isolant sur lequel est fixée une vitre ou certains plastiques transparents. A l'intérieur est disposée une feuille métallique noire destinée à absorber l'énergie solaire. Un fluide caloporteur (de l'eau ou de l'air) en contact avec la surface absorbante ou circulant dans des tuyauteries prélève les calories reçue du soleil. La vitre située sur la face avant et l'isolant permettent de réduire les déperditions de chaleur. L'absorbeur peut être recouvert d'un revêtement "sélectif" qui améliore ses performances. La plupart des capteurs plans vitrés permettent des gains de température allant jusqu'à 70°C par rapport à la température ambiante et sont de ce fait adaptés à la production de l'eau chaude sanitaire, au chauffage des bâtiments et à l'alimentation de réseaux de chaleur. certains modèles de capteurs plans très performants génèrent des élévations de température encore plus importantes. |
Vue écorchée d'un capteur plan |
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| o | Les capteurs sous vide Ils sont constitués d'une série de tubes de verre sous vide à l'intérieur desquels se trouve un absorbeur (en général une feuille métallique noire) qui capte l'énergie solaire et la transfère au fluide caloporteur. Grâce aux propriétés isolantes du vide, les déperditions de chaleur sont faibles, permettant ainsi d'obtenir des gains de 100° C et plus au dessus de la température ambiante. Ces modèles de capteurs sont particulièrement bien adaptés aux applications nécessitant des hautes températures.
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Le système de circulation et le ballon de stockage |
Le système de circulation permet de
transporter les calories depuis le capteur vers le lieu de stockage ou d'utilisation. Dans
un chauffe-eau solaire, le fluide caloporteur circule généralement entre le capteur et
un échangeur de chaleur situé dans le ballon de stockage. Dans beaucoup de systèmes, le fluide caloporteur utilisé est de l'eau. Divers additifs peuvent y être ajoutés tels que de l'antigel afin de protéger les capteurs en hiver. Certains capteurs sont prévus pour être vidangés en cas de risques de gel ou de surchauffe (systèmes auto-vidangeables). La circulation de l'eau entre le capteur et le ballon de stockage est assurée soit grâce à une pompe de circulation, soit par effet de thermosiphon, l'eau réchauffée dans les capteurs se dilate et, plus légère, monte naturellement vers le ballon de stockage situé au dessus. Elle est remplacée par l'eau froide descendant du ballon. Les systèmes en thermosiphon sont généralement moins chers puisqu'ils ne nécessitent aucun dispositif de circulation et de contrôle. Mais dans ce cas, le ballon doit être obligatoirement positionné au dessus du capteur. Les systèmes à circulation forcée sont utilisés partout en Europe alors que ceux fonctionnant en thermosiphon sont plutôt réservés aux régions du sud. Un ballon de stockage bien isolé maintient l'eau en température jusqu'à ce qu'elle soit utilisée. Les fonctions de captage et de stockage peuvent être réunies en un seul élément, ne nécessitant pas de ballon séparé, d'échangeur et de circulateur. Ce type de matériel est appelé capteur-stockeur. |
Installation de production d'eau chaude sanitaire en thermosiphon |
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Installation de production d'eau chaude sanitaire à circulation forcée
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La régulation |
Dans tous les systèmes de production de
chaleur, il est impératif de mettre en place un dispositif de régulation destiné à en
optimiser le fonctionnement et à maintenir la température désirée. Le coût et le
principe de fonctionnement du système de régulation d'une installation solaire thermique
est généralement similaire à celui utilisé pour une installation conventionnelle. Il
peut être équipé de sondes de température qui apportent des informations sur les
performances de l'installation et d'un thermostat différentiel qui supervise la mise en
route du circulateur. La suite : 4. Les différentes applications |
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