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Chauffe-eau solaires - écoénergétiques

Le chauffage de l'eau au soleil est pratiqué depuis plus d'un siècle. Pendant longtemps, les gens ont chauffé l'eau dans des barils, les exposant au soleil. Quant aux batteries modernes, elles vous permettent de convertir efficacement cette énergie en chaleur. Comment ils ressemblent ces dispositifs peuvent être vus sur la photo.

Caractéristiques des systèmes solaires

Les chauffe-eau solaires fonctionnent comme suit. Le caloporteur chauffé par le soleil pénètre dans l'échangeur de chaleur situé dans le réservoir de stockage. Les réservoirs les plus couramment utilisés sont des batteries avec deux échangeurs de chaleur en cuivre (lire aussi: "Installer une batterie thermique de vos propres mains"). Ce matériau a une bonne conductivité thermique. Cette conception permet d’utiliser de l’eau chauffée non seulement à des fins domestiques, mais également pour le chauffage (lire: "Chauffage solaire de la maison de vos propres mains - principe de fabrication").

L'utilisation globale de l'énergie solaire permettra de réduire considérablement les coûts des principales ressources en eau de refroidissement et d'améliorer l'état écologique de l'environnement. En outre, cela affectera l'économie des pays à faibles ressources énergétiques.
À ce jour, les capteurs solaires tubulaires et à vide tubulaires les plus courants. Chacune d'elles présente certains avantages et inconvénients. Dans le même temps, les experts estiment que le chauffage le plus efficace de l’eau solaire provient des batteries à vide.

Héliosystèmes à vide

Le vide et le cuivre dus à une bonne conductivité thermique permettent à l'eau de bouillir déjà à 30 degrés. Après avoir installé des chauffe-eau solaires de vos propres mains, il est possible de chauffer efficacement une maison même dans les régions où les hivers sont froids. Lorsque l'eau bout, la vapeur formée monte et dégage de la chaleur vers le dissipateur thermique en cuivre, qui la transfère au liquide de refroidissement. Ensuite, l'eau refroidie descend et le processus recommence.

Les capteurs solaires sont un moyen efficace de chauffer votre maison, ce qui vous permet d’économiser beaucoup sur le système de chauffage traditionnel. En outre, l'utilisation massive de systèmes solaires améliorera la situation environnementale. C'est pourquoi ces dernières années, un nombre croissant de personnes ont choisi cette méthode pour obtenir de l'énergie thermique.

Chauffage d'une maison privée avec batteries solaires: schémas et appareil

Les raisons de la popularité des sources d’énergie alternatives sont tout à fait compréhensibles: il existe une opportunité d’économiser du carburant et de réaliser les rêves de systèmes de maintien de la vie respectueux de l’environnement. En utilisant habilement l'énergie du soleil, du vent et de l'eau, vous pouvez transformer une maison de campagne ordinaire en une maison écologique moderne.

Essayons de déterminer s'il est réaliste d'installer un système de chauffage solaire dans une maison privée et quelle en est la rentabilité.

Voies d'énergie solaire

Les méthodes d'utilisation de l'énergie d'un corps céleste n'appartiennent pas aux technologies innovantes, la chaleur solaire est utilisée depuis longtemps et avec beaucoup de succès. Toutefois, cela s’applique principalement à l’Australie, à certains pays d’Europe, aux États-Unis et aux régions du Sud où l’énergie de remplacement peut être obtenue toute l’année.

Certaines régions du nord sont déficientes en radiations naturelles. Elles sont donc utilisées comme option supplémentaire ou auxiliaire.

Les intermédiaires entre les rayons du soleil et le mécanisme générateur d'énergie sont les cellules solaires ou les capteurs solaires, qui ont des objectifs et une conception différents.

Les batteries accumulent l'énergie solaire et permettent de l'utiliser pour alimenter des appareils électroménagers. Ce sont des panneaux avec des cellules photoélectriques d'un côté et un mécanisme de verrouillage de l'autre. Vous pouvez expérimenter et assembler la batterie vous-même, mais il est plus facile d'acheter des éléments prêts à l'emploi: le choix est assez large.

Les systèmes solaires (capteurs solaires) font partie du système de chauffage domestique. Les grands conduits calorifiques caloporteurs, tels que les batteries, sont montés sur des écrans surélevés face au soleil ou aux pentes du toit.

Pour augmenter l'efficacité, les panneaux sont placés sur des mécanismes dynamiques ressemblant à un système de suivi: ils tournent après le mouvement du soleil. Le processus de conversion d'énergie se produit dans des tubes situés à l'intérieur des boîtes.

La principale différence entre les systèmes solaires et les panneaux solaires est que les premiers chauffent le liquide de refroidissement et les seconds accumulent de l'électricité. Il est possible de chauffer la pièce à l’aide de cellules photovoltaïques, mais les circuits de l’appareil sont irrationnels et ne conviennent que pour les zones où il ya au moins 200 jours de soleil par an.

Avantages et inconvénients d'un système de chauffage alternatif

Les avantages d'un système de chauffage solaire ne sont pas nombreux, mais chacun d'eux est lourd et peut être une raison pour des expériences privées:

• Avantages écologiques. Il est sans danger pour les résidents de la maison et de la nature environnante, une source de chaleur propre qui ne nécessite pas l'utilisation de combustibles traditionnels.
• Autonomie Les propriétaires des systèmes sont complètement indépendants des prix de l'énergie et de la situation économique du pays.
• L'efficacité Tout en conservant le système de chauffage traditionnel, il est possible de réduire le coût du paiement de l'eau chaude.
• Accessibilité Pour installer des systèmes solaires n'ont pas besoin de la permission des autorités de l'état.

Mais il y a des moments désagréables qui peuvent gâcher la vue d'ensemble. Par exemple, pour déterminer l’efficacité du système, il faudra une longue période - au moins trois ans (à condition que l’énergie solaire soit suffisante et qu’elle soit activement utilisée).

Les utilisateurs présentent les inconvénients suivants:

• les prix élevés des équipements nécessaires à la mise en service du système;
• dépendance directe de la quantité de chaleur produite en fonction de la situation géographique et des conditions météorologiques;
• Disponibilité obligatoire d'une source de secours, par exemple une chaudière à gaz (en pratique, le système solaire est souvent une solution de secours).

Pour obtenir de meilleurs rendements, vous devez surveiller régulièrement la santé des collecteurs, les débarrasser des débris et les protéger du gel. Si la température descend souvent en dessous de 0 ° C, vous devez veiller à une isolation thermique supplémentaire, non seulement des éléments du système solaire, mais également de la maison dans son ensemble.

Energie solaire pour le chauffage

L'objectif principal des cellules photovoltaïques qui accumulent de l'énergie est de fournir de l'électricité à la maison. Pour les inclure dans le système de chauffage et obtenir un fonctionnement optimal, il est nécessaire d’assembler un circuit avec un réservoir de stockage. C’est là que l’eau sera chauffée et, après avoir atteint une certaine température, remplira les tuyaux et les radiateurs des pièces nécessitant du chauffage (salon, salle de bain).

Essayons de définir les caractéristiques de conception des cellules solaires et de déterminer leur rôle potentiel dans le système de chauffage.

Le principe de fonctionnement des panneaux à cellules photovoltaïques

Il existe trois types d'éléments communs pour les appareils solaires:

• Monocristallin. Ce sont de minces plaques de silicium très pur, taillées dans un cristal formé dans des conditions artificielles. La variété la plus productive avec une efficacité d’environ 17-18%. La température optimale de fonctionnement est comprise entre 5 ° C et 25 ° C.

• Polycristallin. Fabriqué à partir de plaquettes obtenues en refroidissant progressivement le silicium fondu. Leurs technologies de production nécessitent moins de main-d’œuvre, mais l’efficacité des cellules photovoltaïques polycristallines est nettement inférieure, ne dépassant pas 12%.

• Amorphe Ils sont filmés. Fabriqué selon le procédé de la phase d'évaporation, à la suite duquel du silicium sous la forme d'un film mince est déposé sur une base de polymère flexible. La méthode de production la moins chère est combinée à notre faible productivité, estimée à 7%.

Pour l'installation de systèmes de chauffage autonomes dans les régions du nord, les cellules photovoltaïques assemblées à partir de cellules monocristallines sont considérées comme l'option la plus appropriée. Cependant, les batteries avec des modules amorphes sont plus simples à installer, pratiquement insignifiantes pour la base et beaucoup moins chères.

Les éléments extérieurs ont pour tâche d'absorber et de transformer les rayons du soleil. L'énergie libérée s'écoule davantage et se concentre dans le réservoir de stockage. Un petit élément donne environ 100-250 W, et un panneau préfabriqué de 25-30 m² fournit de l'électricité à une petite maison. Pour l'installation du système de chauffage nécessitera de l'énergie dans 2-3 fois plus.

L'onduleur agit en tant que convertisseur du courant continu de la «production» solaire en électricité, car le courant alternatif est nécessaire au fonctionnement des appareils électroménagers et des luminaires. Si nous parlons spécifiquement du système de chauffage, la chaudière électrique pour chauffer de l’eau fonctionne également au courant alternatif. Pour éclairer la maison la nuit, des piles seront nécessaires pour conserver l’approvisionnement quotidien.

Efficacité de la cellule photoélectrique

La manière la plus simple d’acheter des capteurs solaires et d’appliquer l’un des schémas simples et éprouvés au fil des ans. Cependant, les circonstances dictent parfois leurs conditions. Supposons que votre système fonctionne avec un générateur solaire, mais que, pour l'instant, il sert à fournir de l'électricité et de l'eau chaude à la maison.

Il est clair que l'achat d'un nouvel équipement n'est pas rentable, il est donc plus facile d'augmenter la puissance en achetant une certaine quantité de cellules photovoltaïques. L'option budget - des panneaux de silicium d'une capacité allant jusqu'à 23-25%. Il est nécessaire de connecter le dispositif de chauffage travaillant sur une source d'électricité. Version universelle - chaudière équipée d'un câblage de distribution.

Si l’alimentation en électricité est bien organisée, elle devrait suffire à la fois pour l’alimentation en eau chaude et pour le chauffage. Il existe des exemples lorsque la maison est entièrement chauffée - elle est reconnaissable sur le toit, presque entièrement recouverte de panneaux. Parfois, il faut construire des structures spéciales spéciales si la surface du toit ne suffit pas. Il s'avère que pour augmenter la puissance, une zone libre supplémentaire est nécessaire.

Même les calculs les plus minutieux ne vous aideront pas à déterminer la quantité d'énergie potentielle exacte, ni à créer rapidement un système efficace et rationalisé. En réalité, il existe des obstacles dont l’apparition est difficile à prévoir. Voici quelques facteurs:

• La volatilité de la météo. Un nombre clair de jours ensoleillés est inconnu, même dans les régions du sud. Il est presque impossible de prédire de manière fiable leur nombre dans les régions du nord.
• Irrégularité de l'obtention d'électricité. Par exemple, dans les régions du nord en hiver, un jour de lumière court, une grande partie de l’énergie solaire recyclée est donc utilisée pour l’éclairage. De plus, l'intensité du rayonnement solaire en hiver est considérablement réduite.
• Pannes périodiques. Comme tous les systèmes techniques, les panneaux solaires peuvent parfois tomber en panne en raison des dommages causés aux éléments individuels, aux joints contractuels, aux surfaces de protection, etc.

Par conséquent, vous ne pouvez en apprendre davantage sur l'efficacité qu'après une certaine période, au moins - dans une année. Vous devrez peut-être augmenter le nombre de cellules photoélectriques ou de piles, envisager une isolation supplémentaire de la maison, réduire la surface chauffée. Supposons que dans le nord de l'Allemagne, afin de préserver les chambres, le chauffage ne soit souvent pas effectué.

Schéma d'installation d'une centrale électrique

Le moyen le plus simple d'installer un générateur solaire consiste à contacter une société qui vend des composants du système et propose des services d'installation. Avantages - un projet professionnel avec des caractéristiques individuelles, une garantie pour tous les produits et l’installation, moins - le coût élevé. Si vous avez l'expérience pertinente, vous pouvez assembler indépendamment une mini-centrale avec des panneaux solaires pour chauffer une maison privée.

Toutes les pièces pour l’assemblage du système de chauffage sont vendues dans des magasins spécialisés. Vous devez acheter les composants suivants:

• un ensemble de modules solaires en silicium ou en film;
• batterie de stockage d'énergie;
• contrôleur de charge, qui régit le processus de charge et de décharge de la batterie;
• onduleur qui convertit le courant continu en courant alternatif;
• ensemble de câbles de connexion.

Il est souhaitable que les batteries soient identiques (compte tenu de la marque, de la capacité et même de la fête) et aient la possibilité de stocker de l'énergie pendant 3-4 jours. La durée de leur travail dépend de la température de la pièce. Par temps froid, elles se déchargent rapidement. Si la consommation quotidienne est de 2400 Wh, les batteries ont besoin d’une capacité totale d’au moins 1000 Ah.

La qualité du courant généré par les onduleurs sinusoïdaux pour les systèmes solaires est supérieure au courant du réseau centralisé. La caractéristique de l'équipement est la synchronisation de la phase de tension, au cours de laquelle le passage de 12 V à 220 V est effectué sans interruption du fonctionnement des appareils électroménagers.

Après l'installation de tous les éléments du système solaire, il est nécessaire de connecter un réservoir électrique qui chauffe l'eau à l'onduleur et une conduite de chauffage au réservoir, à son tour.

Système de chauffage collecteur

Il est possible d’obtenir un rendement et un impact optimaux en installant des capteurs au lieu de modules solaires - des installations extérieures dans lesquelles l’eau est chauffée par l’action du rayonnement solaire. Un tel système est plus logique et naturel, car il ne nécessite pas de chauffage du liquide de refroidissement par d'autres dispositifs. Considérez la conception et le principe de fonctionnement des dispositifs de deux types principaux: plats et tubulaires.

Option plate pour la production indépendante

La conception des installations à plat est si simple que des artisans expérimentés assemblent eux-mêmes des pièces fabriquées à la main. Ils ont acheté certaines pièces dans un magasin spécialisé et certaines d’entre elles ont été fabriquées à partir de matériaux improvisés.

Fixation de la plaque de gaine isolée en acier ou en aluminium, absorbant la chaleur du soleil. Le plus souvent, il est recouvert d'une couche de chrome noir. Sur le dessus de l'absorbeur de chaleur est protégé par un couvercle transparent scellé.

L'eau est chauffée dans des tubes posés avec un serpent et reliés à la plaque. De l'eau ou de l'antigel pénètre à l'intérieur du conduit par l'entrée, se réchauffe dans les tuyaux et se dirige vers la sortie - vers la sortie.

Il existe deux types de connexion, un tuyau et deux tuyaux, il n'y a pas de différence fondamentale dans le choix. Mais il y a une grande différence dans la manière dont le liquide de refroidissement sera fourni aux collecteurs - un écoulement par gravité ou au moyen d'une pompe. La première option est reconnue comme étant inefficace en raison de la faible vitesse du mouvement de l’eau: selon le principe du chauffage, elle ressemble à un récipient pour une douche d’été.

Le fonctionnement de la deuxième option est dû au raccordement de la pompe de circulation, qui fournit le liquide de refroidissement en force. La source d'énergie nécessaire au fonctionnement des équipements de pompage peut être un réseau alimenté par l'énergie solaire.

Capteurs de tubes - une solution pour les régions du nord

Le principe de fonctionnement général ressemble au fonctionnement des analogues plats, mais à une différence près: les tubes d'échange de chaleur avec le caloporteur se trouvent dans des flacons en verre. Les tubes eux-mêmes sont en plumes, soudés d'un côté et ressemblent à des plumes, et coaxiaux (sous vide), insérés l'un dans l'autre et scellés des deux côtés.

Les échangeurs de chaleur sont également différents:

• système de conversion de l'énergie solaire en chaleur Caloduc;
• tube conventionnel pour déplacer le type U de liquide de refroidissement.

Le deuxième type d'échangeur de chaleur est reconnu comme étant plus efficace mais pas assez populaire en raison du coût des réparations: lorsqu'un tube tombe en panne, toute la section doit être remplacée. Le caloduc de tuyau ne fait pas partie du segment entier, vous pouvez donc le changer en 2-3 minutes. Les éléments coaxiaux défectueux sont réparés en retirant simplement le capuchon et en remplaçant le canal endommagé.

Après avoir analysé les caractéristiques techniques de capteurs de différents types et résumé l’expérience de leur utilisation, nous avons décidé que les capteurs plats étaient mieux adaptés aux régions du sud et tubulaires aux régions du nord. Particulièrement prouvé dans les conditions climatiques extrêmes avec le système de caloduc. Ils ont une capacité de chauffage même par temps nuageux et la nuit, «se nourrissant» d'une quantité minimale de soleil.

Méthode de performance

Habituellement, expérimentant avec un petit nombre de modules solaires, les propriétaires de maisons privées vont plus loin et améliorent le système de différentes manières.

Que faire s'il manque d'espace libre? Voici quelques directives pour augmenter l'efficacité d'une station solaire (avec des cellules photovoltaïques ou des capteurs):

• Changer l'orientation des modules. Éléments mobiles par rapport à la position du soleil. En termes simples, l’installation de la partie principale des panneaux du côté sud. Avec un niveau de lumière du jour long, il est également optimal d’utiliser les surfaces orientées est et ouest.

• Réglage de l'angle d'inclinaison. Le fabricant indique généralement quel angle est le plus préférable (par exemple, 45 °), mais il est parfois nécessaire, lors de l'installation, de procéder à ses propres ajustements en fonction de la latitude géographique.

• Le choix correct de l'emplacement d'installation. Le toit convient car il s’agit le plus souvent de l’avion le plus élevé et n’est pas masqué par d’autres objets (arbres de jardin, par exemple). Mais il existe des zones encore plus appropriées - des dispositifs de retournement pour suivre le soleil.

Lorsque les éléments sont perpendiculaires aux rayons du soleil, le système fonctionne plus efficacement, mais sur une surface fixe et stable (par exemple, un toit), cela n'est possible que pour une courte période. Pour l'augmenter, ils ont inventé des dispositifs de suivi pratiques.

Un gros inconvénient des dispositifs de suivi est leur coût élevé. Dans certains cas, cela ne rapporte rien, il est donc insensé d’investir dans des mécanismes inutiles. Il est estimé que 8 panneaux constituent le montant minimum auquel les coûts se justifieront avec le temps. Vous pouvez utiliser 3-4 modules, mais dans une condition: s'ils sont directement, contournant les batteries, ils sont connectés à une pompe à eau.

L’autre jour, Tesla Motors a annoncé la création d’un nouveau type de toit, doté de panneaux solaires intégrés. Ilon Musk a déclaré qu'un toit modifié serait moins cher qu'un toit ordinaire sur lequel des en-têtes ou des modules sont installés.

Vidéo utile sur le sujet

Des vidéos thématiques vous aideront à mieux présenter le dispositif de stations solaires domestiques et à révéler certains secrets d'installation d'équipement.

Informations techniques disponibles sur les batteries solaires et les contrôleurs de charge:

Expérience utile de l'utilisation de panneaux solaires dans la région de Moscou:

Voici un exemple de station solaire en exploitation, entièrement assemblée, qui fournit à la fois de l’eau chaude et le chauffage domestique:

Comme vous pouvez le constater, le système de chauffage solaire est un phénomène très réel, que vous pouvez réaliser indépendamment. La sphère des moyens alternatifs d’obtenir de l’énergie évolue constamment, vous entendrez peut-être parler d’une nouvelle découverte demain.

Panneau solaire pour l'eau, le capteur solaire d'eau chaude est-il rentable?

Le principe de fonctionnement des capteurs solaires

Le principe de fonctionnement des capteurs solaires est relativement simple.

Absorbeur

Le premier élément qui «capte» les rayons du soleil est le collecteur, ou plus précisément l'absorbeur installé.

L'appareil absorbe le rayonnement et le convertit en chaleur. Les performances du système dépendent principalement du type d'absorbeur.

Piles souvent utilisées équipées des types d’absorbeurs ou d’absorbeurs suivants:

• Normal - nous le reconnaissons par sa couleur noire caractéristique. Ce type d’absorbeur n’est pas le plus efficace et n’a pas une très bonne rétroaction. Il peut absorber jusqu'à 80% de la lumière du soleil.
• Sélective - un appareil de bien meilleure qualité qui garantit une plus grande efficacité. Prend effectivement les rayons, son efficacité peut atteindre 95%.

Caloporteur

Ensuite, l’absorbeur chauffe le liquide de refroidissement traversant la batterie ou le panneau. Le plus souvent c'est de l'eau ordinaire qui peut être utilisée du printemps à la fin de l'automne. En hiver, le liquide de refroidissement ne peut être qu'un antigel protégeant l'ensemble du système des dommages éventuels.

Le liquide de refroidissement fonctionne dans un système fermé et lorsqu'il est chauffé, il pénètre dans le réservoir. Dans le réservoir, il donne sa chaleur à l'eau.

Capteurs solaires - prix

Malheureusement, les panneaux solaires représentent toujours un investissement assez coûteux. Le coût du système et de son installation dépend de la complexité de la conception. Le coût minimum d'un collecteur pour une saison chaude avec un réservoir de 100 litres peut être d'environ 35 000 roubles. Chauffe-eau toute l'année avec un réservoir de 200 l coûtera environ 80 000 roubles. C'est le prix du kit uniquement, sans frais d'installation.

Des systèmes plus avancés avec des absorbeurs sélectifs et des collecteurs à vide peuvent coûter plus cher. Chaque extension de la fonctionnalité du système et ses capacités d'intégration avec d'autres systèmes d'eau et de chauffage affecteront les augmentations de coûts. La limite de prix supérieure est difficile à déterminer.

Les principaux types de collectionneurs

Dans les offres de magasin, nous trouverons plusieurs panneaux différents qui diffèrent par la structure, les performances, la méthode d’installation et les coûts d’achat.

Le plus couramment utilisé:

Les collecteurs plats - ils représentent environ 70% des appareils installés dans les maisons. Leur conception est simple, et le prix d'achat est disponible.

Ce type de panneau fonctionne bien en présence de lumière solaire intense, mais n’est pas très efficace pour recevoir des rayons dispersés. Leur gros inconvénient est la consommation de chaleur élevée à basse température. Par conséquent, les écrans plats fonctionnent mieux en été.

Capteurs à tubes sous vide - ils fonctionnent sur le même principe que les écrans plats. Néanmoins, l'absorbeur en eux est en outre entouré par le vide.

Par conséquent, l'efficacité de l'appareil ne dépend pas tellement de la température extérieure. Le collecteur à vide chauffe efficacement l'eau, en été et sans nuages ​​en hiver. La chaleur est absorbée par l'absorbeur et sert presque entièrement à chauffer de l'eau. En conséquence, le panneau est plus efficace et peut chauffer plus d’eau.

Collecteurs à tubes sous vide avec caloduc - ce type de panneau est équipé de tubes spéciaux remplis de liquide. Le fluide intermédiaire est situé au bas du tuyau.

De ce fait, les panneaux solaires peuvent résister efficacement aux températures basses et à la lumière solaire. Malheureusement, ce type a un prix très élevé. Les appareils ont de bonnes critiques, mais leur coût élevé en fait néanmoins un type de pile rare dans nos maisons.

Installation d'un capteur solaire pour l'eau

Une attention particulière doit être portée à l'installation du système, car cela affecte grandement l'efficacité du chauffage de l'eau.

On peut trouver des panneaux pouvant être installés:

• sur les toits des maisons
• dans les toits
• unités détachées.

Les options d'installation sont nombreuses. Cependant, vous devez respecter le principe de base, qui stipule que les panneaux doivent être placés dans des endroits très éclairés. Toutes les zones ombragées sont contre-indiquées, elles réduisent l'efficacité de ces équipements.

Installation de capteurs solaires sur le toit des maisons de leurs propres mains

L'installation des capteurs est généralement effectuée sur les toits des maisons. Ceci s'applique à tous les types de panneaux disponibles dans le commerce. Les batteries peuvent être installées sur des bâtiments existants.

L'installation de panneaux solaires à faire soi-même est relativement simple. Installez simplement les supports pour les panneaux et connectez les tuyaux à ceux-ci.

L'installation de panneaux sur les toits n'est pas difficile, mais une solution bien meilleure consiste à les installer sur le toit.

En conséquence, nous réduirons les pertes de chaleur et rendrons le système plus efficace. Seuls des collecteurs plats peuvent être intégrés au toit. Une telle solution devrait être envisagée au stade de la construction, car l’intervention sur le toit existant coûtera très cher.

Capteur solaire sur le balcon

Une solution intéressante est les panneaux solaires sur le balcon et sur le sol. Cette méthode d’installation offre de grandes possibilités pour régler l’angle des panneaux.

Ainsi, il est possible de les adapter de manière optimale à la lumière solaire incidente. Les panneaux solaires absorbent également les rayons réfléchis par le sol et les bâtiments. Cela conduit également à une efficacité accrue.

Séparez les panneaux solaires

Il convient de noter que les panneaux autoportants nécessitent des tuyaux bien isolés avec du liquide de refroidissement.

Une isolation insuffisante peut réduire considérablement l'efficacité de l'ensemble du capteur.

Quelle méthode d'installation choisir?

Tout dépend des spécificités du bâtiment et des zones environnantes. Les solutions présentent des avantages et des inconvénients différents. Vous devez donc consulter la société qui installera la méthode d'installation. Il convient de rappeler que l'un des plus gros problèmes des collecteurs est le dépôt de polluants. Même la poussière fine déposée sur les plaques collectrices plates peut réduire son efficacité. Par conséquent, il est très important de garantir la possibilité d’un nettoyage régulier des batteries.

Est-il rentable de mettre des panneaux solaires?

Aujourd'hui, c'est une solution à la mode et écologique qui recueille de bonnes critiques. Cependant, leur achat et leur installation restent coûteux. Les capteurs standard peuvent fournir environ 60% de la demande annuelle en eau chaude. Le coût d'installation du système peut être récupéré en quelques années. Après exactement combien, vous pouvez calculer vous-même en collectant vos factures pour le chauffage de l'eau chaude pour l'année. Ces quantités varieront en fonction du mode de chauffage de l'eau, du coût de l'alimentation en électricité, de la quantité d'eau consommée et d'autres facteurs.

Chauffe-eau solaires et leurs prix sur les modèles populaires

Le chauffe-eau solaire est un système de chauffage de l'eau à l'énergie solaire. Ce type de capteur est un échangeur de chaleur qui convertit l’énergie solaire en chaleur. Cette méthode de stockage d'énergie vous permet d'obtenir de l'eau chaude avec une dépense minimale de fonds.

Si nous considérons le dispositif de cet équipement, alors la partie principale est le collecteur lui-même. Cette partie du chauffe-eau est une sorte de radiateur constitué d'un système de tubes minces. La circulation du liquide de refroidissement, dans ce cas l’eau, et l’absorption de l’énergie solaire se font par leur intermédiaire.

Attribuez également le réservoir dans lequel se trouve de l'eau. Ce type de stockage remplit la fonction de vase d'expansion et, dans certaines versions, joue également le rôle d'échangeur de chaleur.

La version standard du fonctionnement de l'appareil de chauffage:

1. Depuis le réservoir de stockage par gravité naturelle, le liquide de refroidissement pénètre dans la partie inférieure du capteur.
2. Au cours du chauffage, l'eau montera progressivement le long des tubes spéciaux et la partie libre sera à nouveau remplie de liquide de refroidissement.
3. Une fois que l'eau est passée dans le collecteur, il remplit le réservoir de réception. Nous obtenons une boucle fermée.
4. L'eau chauffée du réservoir est fournie au consommateur via le système de chauffage et d'alimentation en eau, ou encore dans l'échangeur de chaleur.

Ceci est un schéma de travail classique et simplifié, qui peut être compliqué en fonction du type d'appareil de chauffage.

Types de chauffe-eau solaires et leurs caractéristiques

Il existe plusieurs classifications principales:

Par type de circulation

1. Naturel - dans ce cas, la circulation est due aux propriétés physiques de l'eau. Comme on le sait, le liquide chauffé a une densité inférieure mais augmente en volume. Sur cette base, il se déplace à travers les tubes jusqu'au sommet. Sur la place vacante vient une nouvelle portion d'eau.
2. Forcé - pour que la circulation naturelle se produise, le réservoir doit être placé au-dessus du collecteur. Mais un tel schéma d'installation n'est pas toujours conseillé, et il peut être mis en œuvre, surtout si le réservoir est grand.

Capteur solaire à circulation forcée

Dans le cas d'un chauffe-eau solaire à circulation naturelle, le capteur est placé sur la pente du toit et le réservoir est immédiatement installé. Si ce dernier a un volume important, une telle charge pour le toit peut devenir critique. La solution serait de placer le réservoir dans le sous-sol du bâtiment, dans ce cas, la circulation forcée est utilisée par des pompes spéciales.

Avec cette méthode de circulation, les huiles peuvent être utilisées comme agent de refroidissement. Ils n'ont pratiquement aucune capacité de circulation naturelle, mais ils font un excellent travail avec la fonction de liquide de refroidissement.

Par type de collecteur

1. Panneau - l'exécution la plus simple. Les tubes collecteurs sont recouverts de peinture noire et installés dans un boîtier en panneau recouvert de verre ou de plastique transparent. Bien que la conception soit très simple, son efficacité est également faible, car le liquide de refroidissement perd de la chaleur lorsqu'il est dans le collecteur. Les pertes de chaleur accumulées peuvent être importantes, car la conception du capteur est identique à celle du radiateur. Ce type de capteur solaire convient aux zones où l’éclairage solaire de l’eau chauffée ordinaire ou reçue sera utilisé comme auxiliaire.
2. Vide - dans le tube est le liquide de refroidissement. Le tube lui-même est placé dans un ballon à vide capable de transmettre la chaleur solaire.

Chauffe-eau de type panneau

Cette conception élimine presque complètement les pertes de chaleur, tandis que le liquide de refroidissement par eau est chauffé au point d'ébullition et l'huile à 200-300 degrés, ce qui permet d'utiliser la chaleur résultante pour chauffer le bâtiment. Il est naturel qu'un tel collecteur coûte plus cher qu'un panneau, mais le résultat justifiera les coûts.

Par type de circuit de circulation

1. Ouvert - utilisé pour fournir de l'eau chaude à l'habitation. Dans ce cas, le liquide de refroidissement est de l’eau, qui est utilisée pour divers besoins domestiques et ne retombe donc plus dans le circuit.
2. Système avec un seul circuit - est utilisé pour chauffer la maison. Le liquide de refroidissement ainsi chauffé est utilisé comme additif au liquide de refroidissement chauffé selon la méthode traditionnelle. Dans ce cas, le liquide de refroidissement chauffé passe dans le système de chauffage, après quoi il est à nouveau transféré dans le réservoir de réception et dans le collecteur.
3. Le système de chauffage à double circuit est le plus polyvalent. Il est possible d’utiliser ce type de chauffage en hiver ou pour l’alimentation en eau.

Alimentation en eau et chauffage double circuit

Vous pouvez également choisir l’un des liquides de refroidissement possibles: eau, huile ou antigel. Après le collecteur, le liquide de refroidissement passe dans un échangeur de chaleur dans lequel s'effectue le transfert de chaleur vers le deuxième circuit. Le deuxième liquide de refroidissement utilisé a déjà la fonction prévue: chauffage ou alimentation en eau.

Que puis-je utiliser?

Avec l'aide de tels chauffe-eau, il est possible de résoudre le problème de l'alimentation en eau chaude ordinaire, mais également de fournir de la chaleur à la maison.

Les chauffe-eau aideront à résoudre ces problèmes:

1. Fournir de l'eau chaude toute l'année.
2. Entretien du système de chauffage.
3. Eau chauffée pour les piscines.
4. Eau de chauffage pour divers besoins industriels et agricoles.

L'installation

Étant donné que l'équipement est alimenté par l'énergie solaire, l'installation de l'appareil de chauffage sera effectuée à l'air libre. Il est recommandé de procéder à l'installation sur les toits des bâtiments, sur les balcons ou autres projections architecturales.

L'écran du chauffe-eau doit être orienté au sud. L'installation est réalisée à un certain angle par rapport à l'horizon, ce qui équivaut à la latitude géographique de la zone.

Le chauffe-eau absorbe constamment de l'énergie et, pour des raisons compréhensibles, il est impossible d'éteindre la source d'énergie. Par conséquent, en cas de faible consommation d'eau, la température de stagnation peut atteindre 300 ° C.

Pour cette raison, l'utilisation de tuyaux en plastique et de tuyaux en acier avec revêtement de zinc n'est pas autorisée. Les conduites en cuivre ou en acier inoxydable seront optimales en exploitation.

Le contour chaud du chauffe-eau solaire doit avoir une isolation thermique, cela permettra d'éviter les brûlures et les incendies. Il est nécessaire de prendre en compte le régime de température de l'équipement lors du choix de l'isolant et des fixations.

Les fabricants de chauffe-eau solaires sur le corps de leurs produits indiquent la température exacte de la stagnation.
Les panneaux collecteurs doivent être dans un espace ouvert afin de permettre un accès libre à la lumière du soleil. Il est nécessaire d'exclure la présence d'éventuelles barrières.

C'est à dire La clé du bon fonctionnement et de l'efficacité de l'équipement ne sont que quelques règles:

• se dirigeant vers le sud;
• angle d'inclinaison correct;
• accès libre à la lumière du soleil;

Une installation incorrecte réduira la qualité du chauffe-eau et l'investissement ne sera pas justifié. Le type de chauffage peut également jouer un rôle dans la manière dont il est installé. Lors de l'installation, tenez compte du type d'équipement utilisé.

Il existe de tels systèmes:

Passive

Cela implique une absorption et un stockage d'énergie en écoulement. L’énergie solaire parvient à l’objet chauffant sans contrôle de ce processus, c’est-à-dire il n'y a pas de mécanismes et d'éléments de contrôle. C'est un système simple qui ne nécessite pas de coûts spéciaux. Cependant, les inconvénients sont que le chauffe-eau fonctionne de manière inégale et pas à pleine capacité.

L'exemple le plus évident est un réservoir assombri qui est placé au-dessus d'une douche d'été. Dans un tel mode passif, les systèmes à boucle unique fonctionnent dans lesquels le processus de circulation naturelle est appliqué. Pour un fonctionnement complet du système, le réservoir de réception est placé au-dessus du collecteur, mais cette méthode d'installation n'est pas toujours pratique. Vous pouvez résoudre le problème en utilisant une autre façon de faire fonctionner le système.

Actif

Privé des faiblesses du système passif. Son fonctionnement repose sur le fait que, grâce à des appareils spéciaux, les rayons du soleil sont transformés en énergie thermique, qui est systématiquement transférée au réservoir de chauffage et au consommateur. Le fonctionnement d'un tel appareil de chauffage est obtenu par une circulation forcée, qui peut être maintenue dans des systèmes à circuit simple et double Également utilisés et installés en plus des moteurs qui font tourner les panneaux et des pompes, des équipements de mesure, ainsi que des dispositifs pour surveiller et contrôler le fonctionnement du système.

Aperçu des chauffe-eau solaires sur le marché: fabricants et modèles

De tels chauffe-eau sont largement utilisés dans la pratique dans de nombreux pays européens: Israël, Turquie, Arabie Saoudite, Chine, etc. La distribution de ce type de produits étant en augmentation constante, le nombre d'entreprises fabriquant des chauffe-eau solaires et fournissant des services pour leur installation service.

Vous trouverez ci-dessous une liste des principaux fabricants entrés sur le marché mondial:

1. Sunrain Solar Energy Co., Ltd. - La Chine a un cycle de production complet de ces équipements et de leurs composants.
2. Viessmann - Allemagne, produit deux modèles de réchauffeurs: Vitosol 200 et Vitosol 300. La différence réside dans la structure différente de l'unité de chauffage.
3. Buderus - Allemagne. La gamme de modèles est présentée par trois exécutions possibles - SKR6, SKR12, SKR21.
4. Ariston - Italie. Le modèle de capteur à vide KAIROS VT est disponible en deux types: 15 ou 20 tubes.
5. Ferroli - Italie. Le collecteur Ecotube est présenté dans un modèle.
6. Vaillant - Allemagne. Leurs modèles de production sont disponibles en 6 ou 12 tubes pouvant être transformés en blocs pour augmenter la productivité.

En achetant des produits auprès de fabricants de renommée mondiale, vous pouvez avoir confiance en la qualité des produits et en les garanties données aux équipements eux-mêmes et à leur maintenance ultérieure. Le prix, respectivement, sera également au niveau.

Dans tous les cas, lors du choix d'un chauffe-eau solaire, il est nécessaire de faire attention aux paramètres techniques suivants:

• efficacité optique;
• coefficients de perte de chaleur;
• zone de collecteur;

Examen du prix

En plus du nom global, le coût du chauffage peut être affecté par:

• construire la qualité;
• matériau absorbant et corporel;
• épaisseur et possibilité de pose d'isolant;
• épaisseur du verre, etc.;

Comme il existe de nombreuses différences constructives pouvant influer sur le coût des équipements, les prix fluctuent également dans une large gamme. Par exemple, un collecteur de fabrication russe coûtera environ 21 000 roubles. (Effet Falcon), collecteur à vide 30HP - 795 $ (tm "Atmosfera" Chine), chauffe-eau VFK 150V - 690 euros (Vaillant, Allemagne), Solar 7000TF - 875 euros (Bosch, Allemagne).

Les fabricants allemands incluent des fixations originales, souvent en acier inoxydable ou en aluminium, ce qui influe également sur le prix. Le coût final comprendra le paiement des travaux d'installation, l'achat des consommables et du matériel auxiliaire nécessaires.

Avis des utilisateurs

Tous ceux qui ont décidé d'acheter un chauffe-eau solaire et ont finalement conclu que les sources d'énergie alternatives constituaient une excellente option d'économie et étaient satisfaits du résultat.

Au début, vous devrez investir un certain montant pour la mise en œuvre de l'ensemble du projet, mais à l'avenir, cela permettra d'économiser le budget et de ne pas dépendre de diverses crises énergétiques mondiales et de la prochaine augmentation des prix de l'énergie. Comme le montrent les statistiques, le retour sur investissement se fera tout au long de l’année au cours de la prochaine année de fonctionnement actif de l’installation. Cela sera particulièrement visible si le travail de l'équipement vise à fournir de l'eau chaude et à chauffer l'ensemble du bâtiment.

La clé d'un résultat positif est également l'installation et la mise en service professionnelles de l'équipement acheté. Par conséquent, afin d'éviter diverses situations désagréables, il est préférable de faire appel à des spécialistes en la matière.

Chauffage de l'eau du soleil: informations générales sur les technologies existantes

Pour ceux d'entre nous qui se soucient de l'environnement et veulent économiser de l'argent, je suggère que nous nous immerçons dans le sujet des chauffe-eau solaires.

La technologie existe et est utilisée depuis de nombreuses années, il est particulièrement courant de trouver de tels capteurs sur des maisons en Europe et dans d'autres pays solaires du monde.

La Russie est encore loin derrière le rythme de mise en œuvre des panneaux, ce qui n’est pas surprenant: le coût de l’équipement et de l’installation est élevé et la période de récupération, dans notre climat, atteint des décennies.

Cet article sera le premier d'une série. Voyons d’abord ce que sont les capteurs solaires et leur fonctionnement. Il s’avère qu’il existe plusieurs types de dispositifs de ce type, avec divers degrés d’efficacité et de portée.

L'impact sur l'écologie n'est également pas aussi clair qu'il n'y paraît à première vue. Même si nous ne tenons pas compte du gaspillage dans la production des collecteurs, il existe d'autres facteurs moins évidents.

Quelle est la différence entre les panneaux solaires et les capteurs?

Chaque jour, une énorme quantité de rayonnement solaire tombe sur le sol, dont la plupart n’est pas utilisée. Le collecteur a pour tâche "d'absorber" une certaine fraction de ce rayonnement et de le convertir en énergie adaptée aux besoins de l'homme.

Il est important de distinguer: le rayonnement solaire peut être converti en 2 types d’énergie - thermique et électrique.

• Les capteurs solaires sont utilisés pour produire de la chaleur et chauffer de l'eau. Ils chauffent l'eau utilisée pour l'eau chaude et le chauffage du bâtiment.
• Les panneaux solaires (également appelés modules photovoltaïques) sont utilisés pour générer de l'électricité. Ils ont un principe de fonctionnement complètement différent.

Il existe également une technologie combinée. Panneaux générant simultanément de l'énergie électrique et thermique.

Dispositif et principe de fonctionnement

Le chauffe-eau solaire (capteur solaire sous vide ICS) est un convertisseur d'énergie solaire thermique. Le chauffe-eau solaire collecte le rayonnement solaire quelles que soient les conditions météorologiques, quelle que soit la température extérieure.

Le coefficient d'absorption d'énergie par le chauffe-eau solaire est de 97%. Les chauffe-eau solaires sont installés sur le toit de bâtiments orientés au sud. L'angle d'inclinaison par rapport à l'horizon devrait être égal au degré de latitude du terrain. Pour le nord-ouest de la Russie, cette valeur est de 60 °. En hiver, il est recommandé d’augmenter l’angle d’inclinaison à 70 °.

L'antigel traverse la partie supérieure du collecteur et de la bobine. Ce fluide capte la chaleur des cosses en cuivre et passe, lors du pompage, dans la batterie (chaudière) du réservoir de la batterie (échangeur de chaleur) et chauffe ainsi l'eau contenue dans le réservoir.

Le cycle de transfert de chaleur du capteur à la batterie du réservoir dure tant que le jour est léger et que la température à la sortie du capteur est supérieure à la température de l'eau dans le réservoir. Le récepteur de capteur solaire est en cuivre avec isolation en polyuréthane, recouvert d'une feuille d'aluminium anodisé.

Le transfert de chaleur se produit à travers le «manchon» en cuivre du récepteur. De ce fait, le circuit «solaire» est séparé des tubes. Par conséquent, si un ou plusieurs tubes sont endommagés, le capteur continue de fonctionner. La procédure de remplacement des tubes est très simple et il n’est pas nécessaire de drainer le mélange antigel du circuit de l’échangeur thermique.

La mise en marche et l'arrêt de la pompe est effectuée par le contrôleur en fonction des lectures des capteurs de température. Les capteurs de température sont situés à la sortie du chauffe-eau (collecteur), dans le réservoir de stockage (chaudière) et dans la conduite de retour du système de chauffage. De plus, le vase d'expansion protège le système des pressions excessives résultant d'un échauffement excessif du liquide de refroidissement.

Ainsi, un système séparé à circulation forcée est un système automatisé de conversion et de préservation de la chaleur dérivée de l’énergie solaire, ainsi que d’autres sources d’énergie (par exemple, un chauffe-eau traditionnel fonctionnant à l’électricité, au gaz ou au diesel) qui assurent le système en cas de quantités insuffisantes. l'énergie solaire. L'eau chauffée est utilisée pour l'eau chaude et le chauffage.

L'unité de contrôle est conçue pour contrôler la température dans le chauffe-eau (capteur solaire) et le réservoir de l'échangeur thermique, ainsi que pour sélectionner, en fonction de la magnitude de ces températures, le mode de fonctionnement optimal du système pendant la journée. Dans ce cas, le régulateur régule le flux de liquide de refroidissement à travers l'échangeur thermique, détermine le sens de l'alimentation en chaleur (vers le système d'eau chaude ou le chauffage).

La nuit, l’automatisation du système fournit l’énergie supplémentaire minimale nécessaire pour maintenir la température ambiante souhaitée.

Le système a une faible inertie, un accès rapide au mode de fonctionnement et vous permet de fournir:

1. Toute l'année - eau chaude;
2. Chauffage saisonnier avec économie d'énergie thermique jusqu'à 70% (en fonction de la latitude géographique et des conditions climatiques).

Il est à noter qu'il existe plusieurs types de collecteurs travaillant au soleil. Les types principaux sont un dispositif de type plat et une modification du vide.

Dans un appareil plat, l'eau est chauffée par la lumière solaire incidente qui passe à travers un verre spécial auquel une solution noire spéciale est appliquée pour préserver la chaleur.

Cet écran plat est étanche à l’air et a la capacité de chauffer l’eau à une température de 200 degrés Celsius.

Les capteurs de type à vide présentent une différence structurelle importante par rapport aux modèles d'appareils plats. Il a l'apparence de plusieurs tubes de verre fixés au panneau de base. Ces tubes de verre ont un revêtement spécial sur la surface intérieure du verre qui capte la chaleur du soleil.

De plus, un autre tube de section transversale plus petite est situé à l'intérieur d'un tel tube et une cavité entre les tubes externe et interne à partir de laquelle l'air est pompé. Cette couche de vide est nécessaire pour une meilleure conservation de la chaleur et peut augmenter l'efficacité du capteur de 30% par rapport aux modifications à plat. Avec l'aide d'un tel collecteur, l'eau peut chauffer jusqu'à 300 degrés Celsius.

Une autre différence technologique du type de capteur à vide du capteur solaire est la présence d'un liquide spécial au fond du tube qui, sous l'effet de la chaleur, se transforme en vapeur et réchauffe uniformément l'eau.

Dans les régions où la lumière du jour est courte et dans des conditions de température inférieure à zéro, un tel programme de travail donne un gain significatif en quantité d’énergie thermique. En ce qui concerne le prix, un collecteur sous vide de construction plus complexe a bien sûr un prix plus élevé, mais ses caractéristiques présentent également des avantages.

Passive

Les chauffe-eau solaires passifs combinent un réservoir de stockage et des éléments collecteurs. Les réservoirs de stockage sont isolés pour éliminer les pertes de chaleur. Le volume du réservoir de stockage est tiré du calcul de la consommation d'eau chaude sur deux jours.

Les systèmes passifs déplacent l'eau finie ou le liquide de refroidissement à travers le système sans pompes. Les systèmes passifs présentent l’avantage qu’une panne de courant ou une panne de la pompe de circulation ne sera pas un problème. Cela rend les systèmes passifs généralement plus fiables, plus faciles à entretenir et éventuellement plus durables que les systèmes actifs.

Les principaux avantages de ce système sont les suivants:

• Prix ​​bas
• Facilité d'installation et de maintenance. (Pour son fonctionnement, il suffit simplement d'avoir de l'eau dans le réservoir. L'approvisionnement en eau peut s'écouler par gravité depuis un réservoir ouvert situé au-dessus du chauffe-eau lui-même).
• Pour ce type d'installation ne nécessite pas d'électricité. L'électricité peut être nécessaire uniquement si un réchauffeur électrique supplémentaire (élément chauffant) est installé dans le réservoir.

Les systèmes passifs présentent l’avantage qu’une panne de courant ou une panne de la pompe de circulation ne sera pas un problème. Cela rend les systèmes passifs généralement plus fiables, plus faciles à entretenir et éventuellement plus durables que les systèmes actifs.

Ces systèmes de chauffage conviennent parfaitement à la datcha de mars à octobre.

Caractéristiques techniques

Pour obtenir le maximum d'énergie reçue du soleil, les capteurs sont orientés "face" vers le sud ou avec une déviation maximale de 30 ° C par rapport à la direction du sud et une pente entre l'horizon et le capteur 30 à 55 ° selon la latitude.

Vous pouvez installer des chauffe-eau solaires sur le toit, en utilisant déjà sa pente, sur le balcon et sur le sol. Complet avec un chauffe-eau solaire comprend un rack pour l'installation sur une surface horizontale.

Application:

Les chauffe-eau solaires passifs sont principalement utilisés pour:

1. prendre une douche
2. consommation d'eau des ménages (vaisselle)
3. chauffage de serre
4. chauffage de l'eau dans les piscines, etc.

Le circuit de raccordement d’eau peut être constitué d’un circuit d’eau commun utilisant une soupape de réduction de pression jusqu’à presque «0» ou avec de l’eau provenant d’un réservoir supplémentaire. (voir schéma) situé au-dessus de 30 cm au moins de l’entrée du réservoir de stockage.

Le choix du modèle de chauffe-eau solaire est directement lié à la consommation quotidienne d'eau chaude. Les modèles de chauffage solaire passif se distinguent par un volume de réservoir de stockage de 80 à 200 l et une surface de captage (nombre de tubes à vide de 15 à 24 pièces). Si vous avez besoin d'utiliser l'option de plus de 200 litres, vous pouvez connecter des systèmes de chauffage solaire en série pour régler la quantité d'eau chaude souhaitée.

Actif

La principale différence entre les chauffe-eau solaires actifs et les chauffe-eau passifs réside dans l'utilisation de l'ensemble du système avec une pression d'eau principale pouvant atteindre 1 MPa. (10 atm.).

Cet avantage des chauffe-eau solaires actifs par rapport aux chauffe-eau passifs permet de les utiliser dans toutes les zones où de l'eau chaude est nécessaire.

Un système solaire actif comprend généralement un collecteur, une pompe, un système de contrôle, un fluide caloporteur (antigel) et un vase d'expansion. Les disjoncteurs actifs sont généralement utilisés sous une forme divisée, c'est-à-dire que le collecteur est situé sur le toit de la maison et que le réservoir de stockage et le système de contrôle sont à l'intérieur.

L'élément qui convertit l'énergie du Soleil est un verre, un ballon à vide, qui présente un degré élevé de résistance anti-gradient (environ comme le pare-brise d'une voiture), en raison du durcissement spécial du verre borosilicate à une température de 460 degrés. Dans chaque ampoule de verre, sous vide, un double caloduc en cuivre avec radiateurs latéraux est placé.

Le système est fermé dans le volume d’une fiole en verre d’une longueur maximale de 2 mètres et d’une largeur de 10 cm.Le réfrigérant (antigel) refroidi dans le condenseur descend à travers le tube intérieur en cuivre et chauffe à partir du radiateur latéral.

Le chauffage de l'eau en été atteint 110 ° C. Le tube chauffant joue le rôle de conducteur thermique à haute conductivité. En raison de ses propriétés thermophysiques, le coefficient de transformation thermique est des milliers de fois supérieur aux meilleurs conducteurs thermiques solides de la même taille.

Tous ces éléments permettent au collecteur de travailler plus longtemps au soleil et avec une petite quantité de rayonnement. Pour augmenter le transfert de chaleur, en particulier pendant la saison froide, une circulation forcée constante de liquide de refroidissement (antigel) est utilisée avec une pompe.

Par rapport à d'autres technologies, un tel tuyau peut atteindre la température souhaitée plus tôt dans la journée et, dans des conditions normales, fournir de l'eau chaude deux fois par jour. Le liquide de refroidissement refroidi descend par le tube intérieur et, en remontant par le tube extérieur, se réchauffe par les radiateurs latéraux.

En même temps, il y a un effet de "verrouillage" du tuyau, ce qui exclut les pertes de chaleur la nuit.

Réservoir isolé thermiquement - a une capacité différente selon le modèle, le volume maximal de 500 litres. Modèles les plus demandés - avec un volume de 200 et 400 litres. Le réservoir est capable de maintenir la température jusqu'à 4 jours, avec une perte d'environ 2-3 degrés par jour, s'il n'y a pas de soleil.

En tant que source de chaleur de secours, il est équipé d'éléments chauffants électriques d'une puissance maximale de 2 kW ou d'une chaudière à gaz, permettant de chauffer automatiquement l'eau à une température prédéterminée.

Cette installation peut fonctionner soit séparément (de l'énergie solaire ou de l'énergie électrique), soit simultanément en utilisant la formule sun + electric. l'énergie et est capable de travailler parfaitement à des températures allant jusqu'à moins 60 ° С.

Contour ouvert

Les systèmes actifs à boucle ouverte utilisent des pompes pour faire circuler l'eau à travers les collecteurs. Les systèmes actifs à boucle ouverte sont populaires dans les régions à températures positives ou à usage saisonnier. Peut être utilisé à des températures de l'air allant jusqu'à -20 ° C ou -25 ° C.

Boucle fermée

Systèmes actifs en boucle fermée. Dans ces systèmes, le collecteur de liquide de refroidissement est généralement de l’antigel eau-glycol. Les échangeurs de chaleur transfèrent la chaleur du réfrigérant principal à l'eau stockée dans les réservoirs (accumulateurs de chaleur).

Les systèmes à boucle fermée sont populaires dans les zones exposées à des températures négatives durables, car ils offrent une bonne protection contre le gel.

En raison des valeurs de température élevées lors de la stagnation du liquide de refroidissement pendant les périodes d’exposition maximale, tous les antigels ne conviennent pas à une utilisation dans les systèmes solaires.

Type de panneau

Le design est le plus simple. Le capteur est peint en noir, placé dans un boîtier avec isolation thermique et scellé hermétiquement avec du verre, du plastique, du polycarbonate, etc. L'efficacité laisse beaucoup à désirer. En effet, le fluide perd de la chaleur en traversant le collecteur.

Ces pertes sont généralement assez tangibles. Les chauffe-eau solaires à panneaux sont bien adaptés aux régions à forte insolation solaire.

Vide

Le liquide de refroidissement est dans le tube, qui est scellé dans un ballon à vide. Ce ballon est fait de verre de quartz qui transmet la chaleur solaire ainsi que les ultraviolets. C'est une conception très efficace, où la perte de chaleur est minimale.

Si de l'eau est utilisée comme caloporteur, le chauffage se produit avant l'ébullition. S'il y a de l'huile, elle peut être chauffée à 200─300 degrés. Presque tous les chauffe-eau à vide sont fabriqués en usine et sont assez chers.

En plastique

Les capteurs solaires en plastique sont fabriqués en polyéthylène de marque HDPE par estampage en usine. Ces collecteurs sont bon marché et pratiques. Ils peuvent être directement connectés au système d'eau chaude.

Ils ne possèdent pas de revêtements d'isolation thermique et ne sont donc pas utilisés pendant la saison froide. Ils ne peuvent pas être installés dans des régions de vents violents.

Sources: stroyteplo.by, akbinfo.ru, batsol.ru

Respect de l'environnement

Aspects positifs

Parmi toutes les sources d’énergie renouvelables disponibles, l’énergie solaire et les panneaux solaires ne causent que peu de dommages à l’environnement. L'électricité générée par les panneaux solaires n'affecte pas les masses d'air. Et il ne pollue ni les eaux de surface ni les eaux souterraines, n'épuise les ressources naturelles et ne présente aucun danger, tant pour le monde animal que pour la santé humaine.

Le seul effet réellement dangereux de ce type d'énergie est lié à la production d'une certaine quantité de substances toxiques et de produits chimiques, tels que le cadmium et l'arsenic, qui sont utilisés dans la production de cellules solaires. Mais, dans l’ensemble, ces effets négatifs ont une portée minimale, s’il existe une politique bien conçue en matière de réutilisation et d’élimination appropriée.

Si vous examinez le problème avec un large champ de vision, les risques pour l'environnement liés aux panneaux solaires sont minimes. Les émissions approximatives dans l'atmosphère au cours de la production sont de 0,02 gramme de tellurure de cadmium par GIGAVATT heure d'énergie électrique produite pendant toute la durée de vie du module solaire. Ce chiffre est donc très faible.

L'utilisation à grande échelle de panneaux solaires ne comporte aucun risque pour la santé humaine et les êtres vivants. Et le retraitement de modules qui ont déjà servi leur vie, élimine presque complètement l'inquiétude de "vert" sur la nocivité de ce type de production d'énergie électrique.

Au cours de son fonctionnement, les modules solaires ne produisent pas de pollution de la nature et, en outre, en remplaçant progressivement les combustibles traditionnels (gaz, pétrole, charbon), ils apportent des avantages considérables à l'environnement.

Le tellurure de cadmium dans les piles solaires s’avère en réalité beaucoup plus écologique que tous les autres types de piles au cadmium actuellement utilisées, y compris les fameuses piles nickel-cadmium.

Impact négatif

La production de cellules solaires elle-même comprend l'utilisation de certains gaz toxiques, de substances volatiles explosives, de liquides corrosifs et de substances cancérogènes suspectes - des réactifs cancérigènes.

L'ampleur des éventuels effets négatifs sur la santé humaine et la nature dans le cas de la production de cellules solaires varie en fonction des substances toxiques utilisées, de leur saturation, de l'intensité de l'utilisation ainsi que de la durée de leur exposition à l'homme dans des conditions de production.

L'utilisation de grands volumes de modules solaires obsolètes dans une zone spécifique augmente les risques pour la santé humaine dans la région. Et cela nuit également à la faune et à la flore locales.

Les fuites de produits chimiques provenant de modules recyclables permettent d’infecter le sol et les eaux de surface locales.

L’accumulation de cellules solaires sur l’exemple de la ville de Barstow en Californie, baptisée «Solar # 2», occupe une superficie de 52,6 hectares et produit environ 10 mégawatts d’électricité à sa puissance maximale aux valeurs maximales. La performance n'atteint que 16%.

Pour de telles centrales solaires-2, pour produire la même quantité d'énergie qu'une centrale électrique typique de 1 000 mégawatts sur un combustible classique, il sera nécessaire de couvrir 33 000 (!) Hectares de terrain avec des modules solaires en un an. Ou en d'autres termes, 127 miles carrés! Et c'est un grave dommage pour l'environnement.

Efficacité et efficience

Le capteur solaire ne peut être efficace à 100% car il présente des pertes lors de la conversion de l'énergie thermique ainsi que des pertes optiques.

La perte de chaleur est une partie de l'énergie solaire qui a été convertie en énergie thermique dans le capteur solaire, mais n'a pas été utilisée pour chauffer le liquide de refroidissement, mais s'est dissipée dans l'air ambiant.

Ce type de perte dépend de la différence de température entre le capteur et l'air ambiant et des coefficients de perte de chaleur k₁ (coefficient de perte de chaleur linéaire W / (m² · K)) et k₂ (coefficient de perte de chaleur tenant compte de la non-linéarité W / (m² · K²)).

Les pertes consistent en trois modes d'échange de chaleur:

1. pertes de conduction thermique;
2. perte de convection;
3. perte de rayonnement;

La perte optique fait partie de l'énergie solaire qui, lorsqu'elle est libérée dans un capteur solaire, n'a pas été convertie en énergie thermique. L'efficacité optique du capteur solaire est exprimée par l'efficacité optique η₀ (quantité sans dimension).

L'efficacité optique dépend du pouvoir absorbant de l'absorbeur, de la transparence de l'isolation (verre) et de l'efficacité du panneau absorbant (efficacité du transfert de chaleur de l'absorbeur au liquide de refroidissement) sont exprimés respectivement en coefficients a, t, fr.

Donc η₀ = (a · t · Fr). Ces coefficients sont des références et sont déterminés à l’aide d’essais standardisés sur des supports spéciaux et font référence à la surface unitaire du capteur solaire. La valeur de η₀ est également appelée efficacité du collecteur sans perte de chaleur.

Capteur solaire à efficacité réelle

Le rendement global du capteur solaire est déterminé par la valeur de son efficacité:

• η - efficacité du collecteur;
• η₀ est l'efficacité optique;
• k₁ - coefficient de perte de chaleur W / (m² · K);
• k₂ - coefficient de perte de chaleur W / (m² · K²);
• ∆Т est la différence de température entre le capteur et l'air K;
• E - l'intensité totale du rayonnement solaire.

L'efficacité maximale est atteinte à condition que la différence de température ∆Т soit nulle. Dans ce cas, le capteur n'a pas de perte de chaleur, mais ces conditions idéales ne sont pas rencontrées dans la pratique. La valeur de η₀ est la valeur de passeport de tout capteur solaire et doit être indiquée dans la documentation du capteur solaire.

Les principes de développement de la conception de capteurs solaires visent à augmenter la capacité d'absorption et à réduire les pertes de chaleur. L'efficacité optique la plus élevée est celle d'un collecteur ouvert (sans isolation transparente), mais elle génère également la plus grande perte de chaleur.

À son tour, le capteur solaire à vide présente la plus faible perte de chaleur, mais son efficacité optique est faible en raison de l'utilisation de deux couches d'isolation transparente, d'un absorbeur cylindrique et d'un transfert de chaleur intermédiaire.

Opportunité d'utilisation en Russie

Dans les conditions climatiques de la Russie centrale, les installations de chauffage à eau solaire peuvent être utilisées efficacement par divers consommateurs à des fins domestiques pendant 6 à 7 mois par an (mars / avril - septembre).

Pour chauffer 100 litres d'eau, une installation solaire doit disposer de 2 à 3 m2 de capteurs solaires. Une telle installation de chauffage d’eau en été assurera le chauffage quotidien de l’eau à une température d’au moins 45 ° C avec une probabilité d’au moins 70-80%.

Tant du point de vue énergétique qu'économique, il est conseillé d'utiliser de simples capteurs solaires avec une clôture transparente pour créer des chauffe-eau solaires domestiques.

L'utilisation de revêtements sélectifs n'est guère recommandée pour des raisons économiques.