Tout comprendre sur le fonctionnement du chauffage solaire thermique, les variations et les caractéristiques des types de systèmes
Le Brésil est un pays privilégié en termes de coup de chaleur car il est situé dans la zone tropicale et équatoriale, avec environ huit heures d'ensoleillement direct par jour (sur la base d'une moyenne annuelle). Pour cette raison, c'est un excellent marché pour le système solaire photovoltaïque et pour le chauffage solaire de l'eau par rayonnement solaire (énergie solaire thermique).
Contrairement à l'énergie solaire photovoltaïque, dont le principe de fonctionnement est la conversion de l'énergie solaire en énergie électrique, l'énergie solaire thermique est une technologie qui permet la conversion de l'énergie solaire en énergie thermique, et à partir de là, permet de chauffer l'eau dans les systèmes. résidentiel, bâtiment et commercial.
La conversion du rayonnement électromagnétique du soleil en énergie thermique est réalisée par des capteurs solaires (ou panneaux).
Il existe plusieurs types de capteurs, avec des rendements différents en matière de conversion d'énergie. Pour chaque objectif, il existe un type de collecteur plus approprié, comme le montre l'image suivante:
Image: aquakent
Ainsi, comme vous pouvez le voir sur l'image, les systèmes solaires thermiques sont polyvalents et peuvent être utilisés pour fournir de l'eau chaude pour diverses fonctions, telles que le chauffage de piscine, l'assistance de chauffage central, l'eau de bain et les secteurs industriels. De cette manière, il contribue à des économies d'énergie maximales dans le chauffage de l'eau.
Comment ça fonctionne?
La surface des panneaux a des ailettes en cuivre ou en aluminium, généralement peintes dans une couleur sombre pour une meilleure absorption du rayonnement solaire. Ainsi, ces ailettes captent ce rayonnement puis le transforment en chaleur. La chaleur est ensuite absorbée par le liquide présent à l'intérieur des panneaux, qui est ensuite transporté par pompage à travers des tubes isolés, jusqu'à atteindre le ballon d'eau chaude (réservoir thermique ou chaudière).
Le ballon d'eau chaude est constitué d'un matériau isolant qui empêche l'eau de se refroidir, ce qui permet de fournir de l'eau chaude même pendant les périodes sans soleil, comme la nuit.
Image: Soletrol (adapté)
Il existe également un système de chauffage d'appoint (qui peut être électrique ou au gaz), qui garantit qu'il y a de l'eau chaude même lorsque le rayonnement solaire n'est pas suffisant pour le chauffer complètement.
Composants
En général, le système d'énergie solaire thermique comprend les éléments suivants:
Panneau solaire
Il peut s'agir d'un ou plusieurs panneaux, qui ont pour fonction de transformer le rayonnement solaire incident en énergie thermique.
Accumulateur solaire (réservoir thermique)
Réservoir qui réserve l'eau chaude jusqu'à ce qu'elle soit utilisée. La taille du réservoir doit être compatible avec les besoins de la résidence.
Circuit hydraulique
Tuyauterie, pompes de circulation et vannes.
Groupe de circulation
Il fait partie du circuit hydraulique et a pour fonction de faire circuler le liquide thermique à travers les tubes qui relient le panneau solaire au réservoir de l'accumulateur.
Centre de contrôle
Éléments de contrôle et de régulation qui assurent le bon fonctionnement du système.
Soutien énergétique
Des systèmes de chauffage complémentaires qui ne sont activés que lorsque le rayonnement sur les panneaux n'était pas suffisant pour chauffer complètement l'eau.
Collectionneurs
Comme il était possible de le voir sur l'image concernant l'applicabilité des collecteurs, il existe plus d'un type de collecteur, et ces variations ont des rendements différents, selon le but de leur utilisation. Voyons ensuite les principales différences entre les collecteurs plats ouverts, les collecteurs plats fermés et les collecteurs à tubes sous vide:
Collecteurs plats fermés et ouverts
Les principaux composants d'un collecteur plat fermé sont:
- Boîtier externe: généralement en aluminium. Il a pour fonction de supporter les autres composants.
- Isolation thermique: sa fonction est de minimiser les pertes de chaleur dans l'environnement, étant généralement constituée de laine de verre ou de roche ou de mousse de polyuréthane.
- Flûte: tubes reliés les uns aux autres qui permettent à l'eau de s'écouler dans le collecteur, généralement en cuivre.
- Palmes: responsables de l'absorption et du transfert de l'énergie solaire vers l'eau. Ils sont en aluminium ou en cuivre et sont peints en noir mat pour augmenter l'absorption du rayonnement.
- Couverture: généralement du verre, du polycarbonate ou de l'acrylique qui permet le passage du rayonnement solaire, minimisant les pertes de chaleur.
La principale différence entre le collecteur plat fermé et ouvert est que le collecteur ouvert n'a pas de boîtier externe, de couvercle et d'isolation thermique, étant moins efficace pour chauffer l'eau à des températures plus élevées.
Image: Sphère d'énergie solaire / Dasol
Collecteurs sous vide tubulaires
Les collecteurs sous vide tubulaires comportent les composants principaux suivants:
- Tuyaux: il s'agit généralement de deux tubes de verre concentriques, traversés par de l'eau. Entre l'intérieur et l'extérieur se trouve une couche de vide, chargée de minimiser les pertes thermiques.
- Tête: les tubes sont insérés dans la tête, là où passe l'eau. Il peut être en acier, en aluminium ou en cuivre et revêtu d'un matériau isolant thermique.
- Structure: c'est ce qui maintient les tubes dans la bonne position pour capter l'énergie solaire, et attachés à la tête.
Image: Sphère d'énergie solaire
Circulation
Il existe également deux variantes de systèmes solaires thermiques, qui se différencient par la façon dont l'eau circule dans le système: le système à circulation thermosiphonique et le système à circulation forcée.
Circulation thermosiphon
Ce type de système utilise la physique pour favoriser la libre circulation de l'eau, c'est-à-dire qu'il utilise la thermodynamique et la force de gravité, qui font monter l'eau chaude naturellement vers le réservoir et l'eau froide pour descendre vers le panneau solaire.
Ainsi, les systèmes à circulation par thermosiphon ne nécessitent pas l'utilisation de pompes électriques, et sont donc plus économiques et plus simples à installer. Dans certains cas, il peut être moins efficace que la circulation forcée, en plus d'exiger que le réservoir soit nécessairement positionné au-dessus des panneaux.
Circulation forcée
Les systèmes à circulation forcée comportent généralement le réservoir d'eau séparé des panneaux, permettant ainsi au réservoir d'être positionné au niveau du sol, et peuvent être installés dans n'importe quelle pièce de la maison, tandis que les panneaux sont généralement installés sur les toits. Contrairement aux systèmes de circulation à thermosiphon, les systèmes à circulation forcée nécessitent des pompes à eau contrôlées électroniquement.
Installation
Pour l'installation de systèmes d'énergie solaire thermique, certains points doivent être pris en compte:
- Le lieu d'installation doit être sûr, c'est-à-dire que les composants doivent être installés dans un endroit auquel les personnes et les animaux n'ont pas facilement accès, étant généralement installés sur les toits (toits);
- Il est conseillé d'éviter d'installer les panneaux dans des endroits avec un ombrage total et / ou partiel;
- Les panneaux doivent être installés le plus près possible du lieu de consommation.
source de l'image: Soletrol
Le délai de récupération de l'investissement dans l'énergie solaire thermique a tendance à varier, se produisant généralement dans un intervalle allant de 18 à 36 mois. La durée de vie utile d'un chauffe-eau solaire est estimée à environ 240 mois, ce qui rend le système très avantageux et économique.
Parce qu'il utilise peu ou souvent ne nécessite pas l'utilisation d'électricité pour chauffer l'eau, le système est économique, en plus d'être respectueux de l'environnement car il ne génère pas de déchets au-delà des plaques et ne cause pas de dommages à l'environnement. Elle est également prometteuse au Brésil et dans le monde, car elle entraîne des impacts environnementaux minimes et réduit l'empreinte carbone des consommateurs, qui minimiseront leurs émissions en optant pour un moyen d'obtenir de l'eau chaude en réduisant la consommation d'électricité.
La vidéo préparée par Soletrol montre le principe de fonctionnement de l'énergie solaire thermique et des capteurs solaires.
Pour savoir comment installer le système solaire photovoltaïque, accédez à notre guide d'installation - mais il vous guide uniquement sur la façon d'installer le système photovoltaïque à énergie et non thermique, expliqué dans cet article.
