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Optimiser l’utilisation des sources d’énergie alternatives dans la vie de tous les jours est une tâche clé sur laquelle les ingénieurs doivent constamment travailler. Et à cet égard, ils ont obtenu des résultats significatifs, en introduisant régulièrement tous les nouveaux appareils qui permettent d’organiser une existence confortable, sous réserve d’une réduction significative de la consommation d’électricité traditionnelle. L’un de ces développements intéressants est le capteur solaire sous vide. La familiarisation avec l’appareil et le principe de fonctionnement de l’équipement permettra de mieux connaître ses mérites et de décider de son utilité au quotidien..
Nomination et disposition de l’équipement ↑
La conception des capteurs solaires est très différente. Il peut s’agir de radiateurs plats ou à vide, ainsi que d’équipements où l’air est utilisé comme caloporteur au lieu de l’eau. Nous nous attarderons en détail sur la modification du vide, car c’est ce type de capteur solaire qui a un rendement élevé et une foule d’autres avantages incontestables.
Le but du capteur de vide, dont le travail est basé sur la conversion du rayonnement solaire en énergie thermique, a une large gamme variationnelle. La plus forte demande est observée lorsqu’il est nécessaire de chauffer de l’eau en volumes importants. Une étape ci-dessous vise à organiser le chauffage des locaux en installant des équipements solaires sous la forme d’un collecteur sous vide. Il peut chauffer l’eau de la piscine ou fournir un plancher chaud pendant la saison froide. Un aspect important du fonctionnement du capteur solaire est son respect de l’environnement et sa sécurité..
La principale différence entre les radiateurs à vide et les autres conceptions de capteurs solaires est la présence de tubes de verre fixes sur le panneau de base. En tant que matériau, le verre borosilicate est utilisé, caractérisé par une résistance accrue et une préservation des propriétés optiques sur une longue période. Pour le revêtement, une substance spéciale est utilisée, qui fournit l’attraction de la lumière du soleil. Un produit plus petit est situé à l’intérieur du plus grand tube, l’espace entre eux est rempli de vide.
Au fond du tube se trouve un liquide spécial qui, sous l’influence de l’énergie solaire, est converti en vapeur et monte, assurant ainsi un chauffage uniforme de l’eau dans le collecteur de vide. Le dispositif d’équipement est illustré dans le schéma ci-dessous:
Principe de fonctionnement ↑
La présence dans la conception du compartiment à vide assure le fonctionnement du capteur solaire sur le principe d’un thermos. Les éléments de base de l’équipement comprennent principalement les pièces suivantes:
- collectionneur;
- un accumulateur de chaleur, un réservoir d’eau joue souvent son rôle;
- circuit d’échangeur de chaleur;
- capteurs de température;
- receveur.
Nous analyserons en détail les fonctions de chaque pièce. Le récepteur est en cuivre isolé avec une méthode de polyuréthane. Une protection supplémentaire est assurée par un revêtement en aluminium anodisé. Grâce à elle, l’énergie thermique est fournie. Si un dysfonctionnement est détecté dans le récepteur, la procédure de remplacement se déroule sans problème, il ne nécessite pas de vidange du liquide de l’échangeur de chaleur.
À l’extrémité des tubes à vide du capteur solaire et à l’arrière de l’appareil de chauffage, des capteurs de température sont installés. Sur la base de leurs indicateurs, la pompe de circulation est actionnée.
Le principe de fonctionnement du chauffe-eau solaire est le suivant:
- Un liquide qui ne gèle pas agit comme un liquide de refroidissement qui, en traversant la zone supérieure de l’équipement, absorbe l’énergie thermique générée par des pointes spéciales en alliages de cuivre.
- À la suite de l’application du mécanisme de la bobine dans l’entraînement du capteur solaire à vide, le liquide est chauffé.
- Le transfert de chaleur dans un cycle fermé est effectué jusqu’à ce que le degré du liquide lui-même soit supérieur à la température de l’eau dans le réservoir de stockage.
Les facteurs qui déterminent la période de fonctionnement d’un tel système sont les indicateurs de température de l’atmosphère et la durée des heures de clarté..
Les aspirateurs utilisant l’énergie de la lumière solaire sont alimentés directement et indirectement en chaleur. La première version des collecteurs sous vide se caractérise par l’utilisation de l’eau comme liquide de refroidissement, elle est donc appelée équipement saisonnier alimenté par l’énergie solaire. Dans le deuxième cas, le fonctionnement de l’appareil toute l’année est possible.
Caractéristiques d’installation ↑
Le respect des recommandations d’installation d’un capteur de vide est la clé d’un fonctionnement très efficace du chauffe-eau solaire. L’emplacement correct permet de chauffer le liquide pendant la saison froide de 50 à 60%, pour la période estivale, ce chiffre est de 100%.
À ces fins, les canalisations en acier galvanisé ou en polymère ne conviennent pas. L’acier inoxydable ou le cuivre est le matériau optimal. Alors, à quoi devez-vous faire attention:
- Lorsqu’il est monté sur le toit de structures, l’angle d’inclinaison du collecteur de vide par rapport à l’horizon est égal à la latitude géographique de la zone.
- Le placement dans les espaces ouverts d’un chauffage solaire doit être effectué à proximité des bâtiments qui consomment de la chaleur.
- Les facteurs d’ombrage doivent être exclus.
- Les capteurs solaires atteignent une efficacité maximale lorsque l’angle d’incidence des rayons du soleil est de 90à propos.
Cependant, il est difficile d’atteindre cette condition en raison du mouvement constant du radiateur à vide par rapport à la lumière du soleil. La solution idéale à ce problème est d’installer un capteur mobile qui maintient l’angle d’inclinaison requis grâce à la fonction de rotation derrière le soleil. Mais le coût d’un tel équipement est prohibitif, il est donc beaucoup plus rentable de faire fonctionner des collecteurs de vide plus simples sur le plan technique..
Lors du choix d’un angle d’inclinaison, ils sont guidés par l’objectif principal du chauffage solaire, tandis que la direction vers le sud est sélectionnée. L’écart maximal ne doit pas dépasser 30à propos. Dans les régions septentrionales, l’installation d’un collecteur à vide se fait presque verticalement. Ces appareils sont efficaces en hiver, car ils utilisent la lumière réfléchie par la couverture de neige. Parfois, des capteurs solaires sont fixés sur les murs des maisons, bénéficiant des avantages suivants:
- Facilité d’entretien;
- moins d’accumulation de poussière, donc plus facile d’entretien;
- le risque de dommages pendant la grêle est minimisé;
- la faible fixation du collecteur à vide par rapport au réservoir avec le fluide chauffé augmente la vitesse de convection, la nécessité d’un système actif disparaît.
- Le capteur solaire mural à vide réduit les pertes de chaleur dans la pièce, réduisant ainsi le besoin d’énergie supplémentaire pour le chauffage.
Avantages des collecteurs sous vide ↑
Le fonctionnement ininterrompu des appareils à vide solaire est assuré par des appareils isolés. Cela permet à l’ensemble du système de fonctionner à des températures allant jusqu’à -40à proposC. Dans ce cas, l’appareil avec le réservoir de stockage est situé séparément, se connectant à la partie principale du collecteur à vide à l’aide de produits métalliques laminés.
Le fonctionnement automatisé des dispositifs indirects du collecteur de vide est assuré par les contrôleurs, la pompe assure une circulation fluide ininterrompue dans le système. Parmi les avantages des capteurs solaires à vide figurent les éléments suivants:
- haute efficacité par temps nuageux ou températures inférieures à zéro;
- l’installation de la conception de l’équipement sous vide ne nécessite pas de compétences particulières;
- résistance du chauffage solaire aux influences environnementales négatives;
- longue période de fonctionnement.
Le seul fardeau peut être le coût élevé d’un chauffe-eau solaire, mais en raison de la longue durée de vie, l’investissement sera payant dans un proche avenir, ce qui permettra de réaliser d’importantes économies supplémentaires sur les coûts énergétiques..
