Capteurs solairestransformez le rayonnement solaire en chaleur et transférez cette chaleur dans un milieu (eau, fluide solaire ou air). Ensuite, la chaleur solaire peut être utilisée pour chauffer de l'eau, pour soutenir les systèmes de chauffage ou pour chauffer des piscines.
L'utilisation de la chaleur solaire
L'absorbeur est généralement constitué de plusieurs bandes de métal étroites au cœur du capteur solaire. Le support pour le fluide caloporteur circule dans une canalisation qui transporte la chaleur, qui est connectée à la bande absorbante. Dans les plaques absorbantes, on intercale deux feuilles, ce qui permet au fluide de s'écouler entre les deux plaques. Les absorbants sont généralement en cuivre ou en aluminium.
Les absorbeurs de piscine, en revanche, sont généralement en plastique (principalement en EPDM, mais également en polypropylène et en polyéthylène), car les températures les plus basses ne nécessitent pas une capacité calorifique supérieure.
Le chauffage et le stockage sont réunis dans un réservoir collecteur. Les matrices de capteurs de dépôts n'ont pas besoin de mouvement de bombes ni de mécanismes de réglage, car l'eau potable est chauffée et stockée directement sur le collecteur.
Surface absorbante hautement efficace
Les absorbeurs sont généralement noirs et les surfaces sombres présentent un degré d'absorption de la lumière particulièrement élevé. Le niveau d'absorption indique que la quantité de rayonnement solaire à ondes courtes est absorbée, ce qui signifie qu'elle ne sera pas réfléchie. Lorsque l'absorbeur est chauffé à une température supérieure à la température ambiante, une grande partie de l'énergie solaire s'est accumulée sous la forme d'un rayonnement thermique à ondes longues qu'il émet. La relation entre l'énergie absorbée dans la chaleur émise est indiquée par le facteur d'émission.
Afin de réduire les pertes d’énergie par émission de chaleur, les absorbeurs les plus efficaces ont une revêtement de surface. Ce revêtement permet de convertir une grande partie du rayonnement solaire en chaleur tout en réduisant les émissions de chaleur.
Les revêtements habituels offrent un degré d'absorption supérieur à 90%. Les peintures solaires qui peuvent être appliquées mécaniquement sur l'absorbant (avec des brosses ou des sprays) sont peu ou pas sélectives, car elles ont un niveau d'émission élevé. Les revêtements sélectifs appliqués électriquement comprennent le chrome noir, le nickel noir et l'aluminium avec de l'oxyde de nickel. Relativement nouvelle est une couche de nitrure de titanio-oxido, qui est mise en œuvre à la vapeur dans un processus sous vide. Ce type de revêtement se distingue non seulement par ses taux d’émission très bas, mais également par sa production exempte d’émission et d’efficacité énergétique.
Un collecteur plat comprend un absorbeur, un couvercle transparent, un cadre et un isolement. D'une manière générale, un verre de sécurité solaire en verre de sécurité est utilisé comme cache transparent, qui transmet une grande partie de la lumière du spectre des ondes courtes.
En même temps, très peu de chaleur émise par l'absorbeur fuit de la couverture (effet de serre).
De plus, la couverture transparente évite que le vent et la brise emportent la chaleur recueillie à distance (convection). Avec la couverture de cadre protège l'absorbeur des conditions météorologiques défavorables. Les matériaux typiques comprennent des cadres en aluminium et en acier galvanisé, parfois avec de la fibre de verre renforcée de plastique.
L'isolation à l'arrière et sur les parois latérales réduit les pertes de chaleur par conduction. L'isolant est généralement en laine minérale ou en mousse de polyuréthane, bien que des matériaux isolants en fibres minérales tels que la laine de verre, la laine de roche, la fibre de verre ou la fibre de verre soient parfois utilisés.
Les collectionneurs affichent un bon rapport prix / performance ainsi qu’un large éventail de possibilités (montage au plafond, plafond ou non lié).
Afin de réduire les pertes de chaleur dans l'ossature par convection, l'air peut être pompé par des tubes collecteurs. Ces collecteurs peuvent appeler des collecteurs à tube sous vide. Il devrait revenir évacuer une fois tous les un à trois ans.
Dans ce type de vide collecteur, la bande absorbante se trouve dans un tube en verre sous vide et à la pression d’essai. Le fluide caloporteur circule à travers l'absorbeur directement dans un tube en U ou Backwashing sur un système de tube dans tube. Le nombre de tubes individuels, en série interconnectés ou interconnectés à travers les tubes collecteurs constitue le capteur solaire. Un collecteur de chaleur comprend un fluide spécial qui commence à se vaporiser, même à basse température. La vapeur monte dans les caloducs individuels et chauffe le fluide caloporteur dans la conduite principale au moyen d'un échangeur thermique. Le condensat s'écoule ensuite vers la base du caloduc.
Les tubes doivent faire un angle d'un degré spécifique au-dessus de l'horizontale pour que le processus de vaporisation et de condensation fonctionne. Il existe deux types de connexion du capteur sur le système de circulation solaire. Soit l'échangeur de chaleur s'étend directement dans le collecteur ("connexion humide"), soit connecté au collecteur par un matériau thermoconducteur ("connexion sèche"). Une "connexion sèche" permet l'échange de tubes individuels sans vider le système entier de son fluide. Les tubes sous vide offrent l’avantage de fonctionner efficacement avec des températures d’absorption élevées et un faible rayonnement. Des températures plus élevées peuvent également être obtenues pour des applications telles que le chauffage à eau chaude, la fourniture de vapeur et la climatisation.
Combien d'énergie fournit un capteur solaire?
L'efficacité d'un capteur solaire est définie comme le quotient de l'énergie thermique utilisable par rapport à l'énergie solaire reçue. Outre les pertes thermiques, il existe également une perte optique. Le facteur de conversion ou rendement optique h0 indique le pourcentage de rayons solaires pénétrant dans le couvercle transparent du capteur (transmission) et le pourcentage absorbé. Fondamentalement, c'est le produit du taux de transmission de la couverture et du taux d'absorption de l'absorbeur.
Les coûts spécifiques des collecteurs sont également importants. Les capteurs à tube sous vide sont nettement plus coûteux (entre 511,29 et 1278,23 euros / m² de surface de capteur) que les capteurs à plaques planes (153,34 à 613,55 euros / m²) ou même les absorbeurs en plastique (25,60 à 102 , 26 euros / m²). Cependant, un bon capteur ne garantit pas un bon système solaire. Au contraire, tous les composants doivent être de haute qualité et présenter une capacité et une résistance similaires.
Texte et graphiques avec l'autorisation de:
Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie e.V - Société allemande de l'énergie solaire.
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revêtement de surface. Ce revêtement permet de convertir une grande partie du rayonnement solaire en chaleur tout en réduisant les émissions de chaleur.
L'efficacité d'un capteur solaire est définie comme le quotient de l'énergie thermique utilisable par rapport à l'énergie solaire reçue. Outre les pertes thermiques, il existe également une perte optique. Le facteur de conversion ou rendement optique h0 indique le pourcentage de rayons solaires pénétrant dans le couvercle transparent du capteur (transmission) et le pourcentage absorbé. Fondamentalement, c'est le produit du taux de transmission de la couverture et du taux d'absorption de l'absorbeur.