Capteur solaire: appareil et principe de fonctionnement

Le fait que les rayons de soleil d’été peuvent nous donner beaucoup de chaleur gratuite vient souvent à l’esprit en été, pendant la période de chaleur violente et d’asphalte et de murs chauffés au soleil. Par temps clair d’été, le mètre carré peut passer de 600 à 800 watts / h. C’est beaucoup. Si vous multipliez par la superficie de la cour ou du toit ensoleillé, à l’aide d’un capteur solaire, vous pouvez collecter une énergie comparable en ampleur aux besoins de chauffage d’une maison.

Nomination de capteurs solaires ↑

Les capteurs solaires thermiques permettent de capter l’énergie et de diriger la chaleur reçue dans le bon sens:

• Fournir de l’eau chaude pour la douche, le bain et la cuisine;
• Chauffage de l’espace d’une petite serre ou d’un jardin clos de n’importe quelle conception presque toute l’année;
• Ajout important au circuit de chauffage domestique par temps froid et fourniture presque complète les jours d’automne frais.

Le collecteur est conçu pour collecter l’énergie solaire sous la forme la plus pratique à utiliser. Classiquement, selon l’appareil du capteur solaire, leurs conceptions peuvent être divisées en trois groupes principaux:

1. Vide multi-tube ou plat avec circulation forcée ou naturelle du liquide de refroidissement. Le plus souvent, ce sont des structures fixes conçues pour le travail saisonnier.
2. Capteurs solaires à air, les plus simples et les plus légers. La chaleur accumulée est évacuée de la surface chauffée du collecteur par un courant d’air.
3. Dans la troisième version de la conception des capteurs solaires, la chaleur reçue peut être utilisée pour la convertir en électricité, allant des unités de thermo-réfrigération aux machines complexes avec des appareils électriques à vapeur..

Ce dernier groupe de produits trouve rarement une demande parmi la population en raison du coût élevé et de la complexité du service..

Fonctionnement d’un capteur solaire à plein débit ↑

La version la plus simple de la conception plate du capteur solaire est une version plein débit avec un dissipateur de chaleur à deux couches. L’appareil lui-même, par le principe de fonctionnement, est similaire à une version chalet d’été de la douche, dont la base est un baril traité sur la surface extérieure avec du mastic bitumineux ou de la peinture noire.

Pour augmenter la quantité d’énergie solaire collectée, la conception du capteur solaire est réalisée sous la forme d’un récipient plat d’épaisseur relativement petite, 5-7 cm, la largeur et la longueur de l’appareil dépendent des besoins spécifiques de la puissance du capteur. L’un des murs est en aluminium anodisé et peint en noir comme suie, couleur, sans un seul éclat. Il s’agit de la surface dite de réception ou de travail du collecteur. À l’intérieur de la partie active du collecteur, de fines nervures en aluminium ou en plastique sont souvent fabriquées, ce qui améliore l’évacuation de la chaleur de l’énergie de la paroi de la surface de travail vers le liquide de refroidissement – eau ou antigel.

Pour réduire la pollution et les pertes sur la surface de travail, un mince film transparent ou une feuille de plastique ou de verre avec de bonnes performances d’isolation thermique est installé. À l’intérieur, une telle protection est pulvérisée avec une couche miroir d’aluminium, ce qui réduit finalement les pertes de chaleur dues à la réflexion et à la convection.

La conception d’un capteur solaire plat peut avoir une paroi sandwich de graphite en poudre, de fibres métalliques et de résine de renforcement au lieu d’une feuille d’aluminium conventionnelle. Un tel matériau a une bonne conductivité thermique et une haute résistance à l’oxydation..

Ces structures doivent être montées sur un cadre renforcé, généralement sur le côté ensoleillé du toit ou du mur de la maison.

Systèmes de chauffage à vide ↑

Malgré toute leur simplicité, leur fiabilité et leur faible coût, les dispositifs de stockage solaires plats n’ont une productivité thermique relativement bonne que par une journée ensoleillée. Pour les latitudes plus élevées ou au début du printemps – fin de l’automne, sa productivité thermique diminue de moitié.

Par rapport aux capteurs solaires plats, les systèmes à vide ont une efficacité plus élevée. La conception est basée sur un élément thermique individuel – un tube à vide, le principe de fonctionnement d’un tel capteur solaire est basé sur un appareil connu en physique – un caloduc, qui est assez complexe et capricieux, mais efficace en fonctionnement. Une caractéristique de conception est la conductivité thermique ultra-élevée, grâce à laquelle toute la chaleur qui est tombée à une extrémité du tube est collectée et concentrée à l’extrémité opposée en quelques instants.

L’élément à vide est un tube-ballon allongé en verre durable, à l’intérieur duquel un revêtement miroir est pulvérisé. Grâce au miroir unidirectionnel, le flux d’énergie solaire pénètre librement à l’intérieur de l’ampoule et ne peut pas s’échapper, il est efficacement absorbé par l’extrémité en cuivre du caloduc placé à l’intérieur du corps de l’ampoule. Pour réduire les pertes, l’air de l’ampoule en verre a été pompé. L’élément central en cuivre transfère l’énergie reçue du flux lumineux au flux caloporteur, généralement l’antigel, ou directement au réservoir d’eau.

Avantages des capteurs solaires sous vide ↑

Avantages dans la conversion de l’énergie solaire dans la version caloduc:

1. L’efficacité d’absorption et de conversion de la chaleur solaire est 3-4 fois supérieure à celle des capteurs plats et à air;
2. Fonctionne très bien dans la plage de température de 0 à 50^{à propos}C, tandis que d’autres types de capteurs solaires, selon les avis des utilisateurs, ont un intervalle de travail de 20^{à propos}AVEC;
3. Sensibilité moindre à la direction et à l’angle d’incidence de la lumière solaire. Pour un fonctionnement normal du capteur solaire, il suffit d’être éclairé par le soleil même à un angle d’incidence aigu de la lumière du soleil, pour d’autres conceptions de capteurs solaires en dépassant l’angle d’éclairage optimal de plus de 20^{à propos} l’efficacité baisse de 10% par heure.
4. Le faible poids de la conception de l’entraînement solaire vous permet de l’installer directement sur le toit, même sans support spécial.

Lors de la planification de l’acquisition, il convient de faire un calcul approximatif de la surface du capteur solaire, basé sur le rapport: un mètre carré donnera environ 50-55 litres d’eau chaude par jour, mais pas d’eau bouillante. Des informations plus précises peuvent être trouvées sur les sites Web des entreprises impliquées dans la production de capteurs solaires. Là, vous pouvez obtenir des informations sur le coût des produits. Chaque entreprise prouve la super-efficacité et le faible coût de ses produits. Un appareil à vide de 15 éléments coûtera environ 15-20 mille. roubles pour une puissance de chauffage de 1,3 à 1,5 kW et un réservoir de stockage de 80 à 100 litres.

Les caractéristiques intéressantes de ces systèmes de capteurs solaires incluent la possibilité de tester le fonctionnement de chaque ampoule à vide indépendamment, sans aucun outil spécial. Il suffit le soir, au repos, de mettre une paume sur l’extrémité inférieure de la pipe. Si l’élément reste froid pendant longtemps et qu’il n’y a pas de plaque givrée dans la zone d’étanchéité du ballon, l’appareil est considéré comme fonctionnant..

L’eau chaude du réservoir peut être fournie par gravité, mais le plus souvent une pompe d’appoint de faible puissance est installée, ce qui vous permet de remplir rapidement le réservoir après avoir utilisé de l’eau chaude. Dans des versions plus sérieuses de la conception, le capteur solaire est combiné avec un accumulateur de chaleur et un système de contrôle électronique pour l’alimentation en eau chaude et le chauffage. Le coût de tels systèmes n’est pas inférieur à 1000EUR. La garantie pour les systèmes avec caloducs est généralement de 5 à 25 ans, selon le niveau de qualité des matériaux utilisés dans l’appareil.

Collecteurs d’air ↑

Plus la conception est complexe, plus son fonctionnement est coûteux et plus la probabilité de pannes inattendues est grande. À cet égard, la conception des collecteurs avec transfert de chaleur de l’air sont des champions de la simplicité et de la fiabilité. En fait, un collecteur d’air est un ensemble de conduits ou de tuyaux verticaux avec une finition noire mate. Le collecteur utilise le principe de l’accélération de l’air chauffé dans un tuyau vertical.

Les avantages et les avantages d’une construction aéroportée comprennent:

• La plus grande fiabilité et simplicité de conception;
• Petit poids de l’appareil, flexibilité de réglage et facilité d’installation;
• La consommation d’énergie minimale pour le fonctionnement du ventilateur, dans certains cas, le ventilateur peut s’éteindre et le chauffage est effectué par gravité.

La conception du collecteur se compose d’un grand nombre de tuyaux en aluminium à paroi mince avec une surface mate noircie. La batterie de tuyaux a une centrale alimentant des conduits d’air froid et d’évacuation d’air chaud; un ventilateur centrifuge de résistance nulle est installé dans le froid. Si nécessaire, il peut être désactivé et dans cet état ne crée pratiquement pas de résistance au flux d’air en mouvement.

L’appareil dispose d’une entrée d’air qui vous permet d’ajuster la quantité et le rapport d’air prélevé de l’extérieur et de la pièce chauffée.

Dans la production de chaleur, les collecteurs d’air sont pratiquement inférieurs aux systèmes plats, ils nécessitent une disposition verticale des tuyaux et une exposition maximale au soleil. La puissance est facilement ajustée en sélectionnant le nombre de tubes d’échangeur de chaleur. Souvent, les capteurs solaires à air sont indispensables au chauffage et à la ventilation d’une variété de pièces de stockage, sont utilisés pour sécher une variété de produits à base de légumes et de fruits.

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