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PRESENTATION :
L'énergie solaire est
l'une des plus facilement exploitables, elle est
en outre inépuisable, comme la plupart
des énergies douces, elle donne à
l'usager la possibilité de subvenir sans
intermédiaire à une partie de ses
besoins. Ses applications sont nombreuses et variées
: le chauffage des habitations, des piscines,
des serres, , la production d'eau chaude sanitaire,
la distillation de l'eau, le four solaire, le
pompage de l'eau ou la production d'électricité.
Mais elle n'est pas douce parce que solaire, autant
les petites centrales solaires permettront aux
villages ou aux petits groupes de population de
produire eux mêmes l'essentiel de l'énergie
dont ils ont besoin, autant les grandes centrales
resteront dans la ligne de production toujours
plus centralisée de notre système.
Parmi toutes les utilisations possibles de l'énergie
solaire, le chauffage de l'eau à usage
domestique est l'une des plus immédiates
et des plus simples. C'est aussi l'une des plus
répandues, plusieurs millions de chauffe
eau solaires sont en services dans le monde, en
particulier au Japon, en Israel, en Australie
. En France, il existe plus de trente fabricants
d'insolateurs et de chauffe eau solaires, les
dessins abondent, les plans aussi pour faire soi-même,
on en parle beaucoup, et il s'en fabrique de toutes
sortes.
Mais si le principe en est simple , la mise en
pratique présente de nombreux pièges
qui sont souvent sources de désillusions.
Par ailleurs l'énergie solaire est assez
diluée, ce qui amène en général
à utiliser de grandes surfaces de captation.
Nous verrons que pour chauffer, par une journée
moyenne, 200 litres d'eau à 60 degrés
il faut dans une région ensoleillée
de la France, environ quatre mètres carré
de capteur bien conçus et bien fabriqués.
SYSTEME DE CHAUFFAGE
SOLAIRE :
Un système de chauffage solaire se compose
en général de trois parties:
- La Captation.
- Le Stockage.
- La Distribution.
Pour le chauffe eau , la distribution est celle
de l'installation existante, le système
solaire s'intercalle entre l'arrivée du
réseau et l'organe de chauffe traditionnel
( le fluide de chauffe est de l'eau).
La captation du rayonnement solaire en vue du
chauffage de l'eau à usage domestique utilise
le plus souvent :
- Les propriétés
du corps noir.
- L'effet de serre.
Dans le chauffe eau le plus simple,
captation et stockage sont groupés.
Ce système est compact et rustique, mais
le rendement est faible.
Le chauffe eau avec captation et stockage séparés,
ils sont plus chers, mais leur rendement est meilleur.
Exemple: Pour assurer environ 70%
du chauffage d'une villa de 100m², il faudra
40à 50m² de capteurs.
L'INSOLATEUR PLAN A EFFET DE
SERRE :
C'est un appareil simple qui capte par une surface
plane et fixe le rayonnement direct et diffus
qui est immédiatement absorbé et
transformé en chaleur. La température
obtenue va de quelques degrés au dessus
de la température ambiante à quelques
dizaines de degrés au dessus de la température
ambiante( effet de serre simple ou double).
Pour augmenter la tempérarture d'équilibre
atteinte par l'eau, il faut diminuer les pertes.
On y arrive en plaçant une vitre au dessus
de l'eau et calorifugeant le récipient
au mieux.
Un insolateur sera constitué :
- d'un surface absorbante ou absorbeur.
- d'une isolation thermique latérale et
arrière.
-d'une couverture transparente en avant de l'absorbeur.
- d'un circuit de fluide situé sous l'absorbeur
et destiné à évacuer les
calories produites vers le lieu d'utilisation
ou d'accumulation.
CAPTEURS PLANS POUR CHAUFFAGE
DE L'EAU DOMESTIQUE :
Les Chauffe eau constitués :
- d'un capteur plan à effet serre.
- d'un réservoir de stockage de l'eau chaude.
- d'un circuit de tuyauteries du
capteur vers le réservoir.
L'eau chauffé dans le capteur, est envoyée
dans le réservoir de stockage, elle est
remplacée dans le capteur par de l'eau
froide, qui s'échauffe à son tour
et ainsi de suite...
La circulation de l'eau dans le circuit doit être
continue tant qu'il y a du soleil et de l'eau
à réchauffer.
MODE DE FONCTIONNEMENT
DU CHAUFFE EAU SOLAIRE :
Dans son trajet insolateur, réservoir,
insolateur, l'eau pourra circuler d'elle même(circulation
naturelle), ou être entrainée par
une petite pompe( circulation forcée).
Les positions relatives de l'insolateur et du
réservoir sont essentielles pour décider
du fonctionnement de l'ensemble.
1)- FONCTIONNEMENT PAR THERMOSIPHON ( Circulation
naturelle).
Le Principe : L'eau s'échauffe dans le
capteur, étant plus légère
que l'eau froide à volume égal,
l'eau chaude monte, l'eau plus froide dans le
bas du ballon descend etc..., ainsi la circulation
de l'eau se fait d'elle même.
2)- FONCTIONNEMENT AVEC CIRCULATEUR ( circulation
accélérée).
Le principe: On fait appel à un circulateur
électrique (type chauffage central, ) pour
faire circuler l'eau. Ce circulateur donne au
circuit une charge beaucoup plus importante qu'en
thermosiphon, la vitesse de l'eau est donc plus
grande, cela permet d'utiliser des tuyaux de plus
petits diamètres, ainsi un même circulateur
placé dans un circuit court et simple fournira
bien évidemment un débit plus important
que dans un circuit long et tourmenté.
LE PROBLEME DU GEL :
Comme pour tous les circuits de fluide en
plein air , il faudra prévoir une protection
contre le gel, pour éviter de faire éclater
l'insolateur et les conduites en hiver la nuit.
Or pour un insolateur la sensibilité au
gel est accrue par le rayonnement propre de sa
surface absorbante, il peut ainsi se produire
à quelques degrés au dessus de 0°C.
Il existe trois solutions possibles comme suite
:
- vider le circuit pendant les périodes
où le gel peut se produire.
- mettre de l'anti gel dans le circuit.
- utiliser pour le circuit un matériau
qui supporte des dilatations dûes au gel.
CONCLUSION :
Pourquoi faudrait il consommer danx dix ans deux
fois plus d'énergies qu'aujourd'hui?
Surconsommation, gaspillage, épuisement
des sources d'énergie les plus accessibles,
jusqu'à quand cela peut il durer ?
Le pari nucléaire peut il costituer une
répons?, face à ses problèmes,
un mouvement s'est dessiné en faveur des
énergies douces, énergie solaire,
éolienne, géothermie, etc....
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