Capteur solaire à vide: installation, raccordement, fonctionnement

Points d’article

• Comment fonctionne le collecteur sous vide
• Assemblage et installation du capteur sur le toit
• Installation d’accumulateur de chaleur
• Pose de pipelines
• Cerclage et dispositifs supplémentaires

Aujourd’hui, la manière la plus rationnelle d’utiliser l’énergie solaire est d’utiliser les capteurs sous vide du système ECS. Notre revue répondra aux principales questions sur les caractéristiques du fonctionnement des centrales solaires, leur installation et leur utilisation pour les besoins domestiques d’une maison privée.

Comment fonctionne le collecteur sous vide

Contrairement à un collecteur à panneau plat, où un radiateur massif est chauffé, dans lequel un échangeur de chaleur avec de l’eau est enfermé, les centrales solaires sous vide fonctionnent différemment. En eux, le fluide caloporteur circule à travers de minces tubes enfermés dans des flacons transparents, montant de bas en haut sous l’action de la convection, qui s’accompagne d’un chauffage. En option, le collecteur de vide peut présenter les caractéristiques de conception suivantes:

• Miroir en bas de l’ampoule, focalisant le flux lumineux sur le tube.
• La présence de radiateurs sur les chambres à air, ce qui contribue à une absorption thermique plus efficace.
• Revêtement des chambres à air dans un but similaire.
• Utilisation de caloducs remplis d’une substance à bas point d’ébullition au lieu de tubes avec un liquide de refroidissement.
• Flacons remplis sous vide et coque en verre feuilleté pour réduire le retour de chaleur.

Le dispositif du tube à vide du capteur solaire: 1 – entrée du liquide de refroidissement refroidi; 2 – échangeur de chaleur (collecteur); 3 – corps du dissipateur de chaleur; 4 – isolation thermique; 5 – condenseur à caloduc; 6 – sortie de liquide de refroidissement chauffée; 7 – bouchon hermétique; 8 – fluide de travail; 9 – caloduc; 10 – plaque d’aluminium (absorbeur); 11 – tube à vide;

L’introduction de telles solutions augmente le coût du collecteur, mais plus le prix est élevé, plus l’installation est capable de collecter et d’envoyer de l’énergie solaire pour chauffer l’eau. Ceci est particulièrement important dans le climat russe, où les courtes heures de lumière du jour et les faibles niveaux d’éclairage permettent d’utiliser uniquement des installations très efficaces. Les performances du capteur sont déterminées par les données de son passeport en fonction des besoins du système ECS.

Assemblage et installation du capteur sur le toit

L’une des principales différences du collecteur à vide est qu’il ne nécessite pas de levage sur le toit et d’installation en tant qu’ensemble. L’installation peut être effectuée dans des unités séparées, ce qui facilite grandement le travail indépendant.

Le châssis de base est initialement assemblé. Il est assez volumineux, mais en même temps léger, le montage est donc plus facile à réaliser au sol. L’élément de support principal du cadre est les rails latéraux, qui ont un profil carré ou en forme de U. Dans la partie supérieure, les rails de toit sont fixés au collecteur – un collecteur de collecte auquel sont connectés les flacons chauffants. En bas, les profilés sont reliés par un rail d’espacement sur lequel est fixée une bande avec des évidements – un support pour tubes à vide. De plus, les rails de toit sont reliés dans la partie médiane par un ou deux entretoises, qui peuvent avoir des coussinets amortisseurs sur le dessus.

Dans les coins, des foulards à rainures radiales sont fixés sur les côtés du cadre. Les pattes y sont boulonnées: longues du côté du collecteur et courtes dans la partie inférieure. En raison de la possibilité de fixation inclinée aux goussets, l’angle d’installation peut être ajusté, cependant, immédiatement, seules les vis axiales avec bagues doivent être serrées, les pinces sont serrées une fois l’installation terminée. Les pattes postérieures de nombreux collecteurs sont reliées les unes aux autres par des entretoises en acier. Dans la partie inférieure, les pieds inclinés sont vissés aux pieds pour la fixation au toit.

Après le pré-assemblage, la charpente est soulevée sur le toit et placée sur une pente exposée au sud. Tout d’abord, le collecteur est fixé en bas, puis la position d’installation est ajustée en déplaçant ou en ajustant la longueur des pieds arrière. Les pieds sont fixés dans la caisse à travers la couverture du toit, sous les pieds sont installés des joints spéciaux du kit de livraison. Placez le collecteur sur le toit de manière à ce que les pieds reposent sur les arêtes de la surface en relief. Si nécessaire, des rails intermédiaires sont montés sur le toit ou des supports à neige tubulaires sont utilisés tels quels.

On pense que l’angle d’inclinaison optimal est égal à la latitude géographique à laquelle se trouve le capteur, cependant, en fonction de la saison et des caractéristiques de conception, des ajustements peuvent être indiqués par le fabricant dans les instructions d’installation. Sur certains collecteurs, les pattes arrière sont fixées dans des fentes longitudinales pour la possibilité de changer la pente à différentes périodes de l’année. Notez également que sur les pentes raides, les pattes avant et arrière peuvent être interverties pour maintenir l’angle de montage requis.

Installation d’accumulateur de chaleur

La chaleur absorbée par les tubes collecteurs est transférée au système d’alimentation en eau chaude, cependant, le fonctionnement en mode continu est impossible en raison d’une puissance instantanée insuffisante. L’eau chauffée est accumulée dans l’accumulateur de chaleur, d’où elle est ensuite acheminée vers les points de soutirage. Il existe deux options pour placer la batterie.

Collecteur solaire sous vide avec réservoir de stockage

Le premier se trouve dans la partie supérieure du collecteur, tandis que le réservoir est combiné avec le collecteur et la chaleur des tuyaux du collecteur est absorbée directement par l’eau. Un tel placement de la batterie n’est bénéfique que du point de vue qu’il n’est pas nécessaire de l’installer dans la maison, ce qui gaspille de l’espace utile. Cependant, malgré la présence d’isolation thermique, les pertes de chaleur sont assez importantes, ce qui permet l’utilisation de batteries externes uniquement dans les régions à climat tempéré. Comme l’eau est utilisée dans le circuit solaire, un élément chauffant est installé à l’intérieur du réservoir, ce qui empêche le liquide de refroidissement de geler pendant le temps d’inactivité, ou un système de chauffage inversé est mis en œuvre au moyen d’une circulation limitée du circuit solaire..

Système solaire pour chauffer l’eau du soleil: 1 – alimentation en eau froide; 2 – échangeur de chaleur; 3 – chaudière à chauffage indirect (accumulateur de chaleur); 4 – capteur de température; 5 – circuit de liquide de refroidissement; 6 – station de pompage; 7 – contrôleur; 8 – vase d’expansion; 9 – eau chaude; 10 – vanne à trois voies; 11 – capteur solaire

Un accumulateur de chaleur situé à l’intérieur de la maison est capable de retenir la chaleur de l’eau chauffée toute la nuit, quelle que soit la température extérieure; de ​​plus, le volume d’eau stockée est pratiquement illimité. En règle générale, à cette fin, des chaudières à chauffage indirect sont utilisées, une solution de propylène glycol est utilisée comme caloporteur dans le circuit externe des systèmes de chauffage.

Pose de pipelines

L’une des tâches les plus difficiles lors de l’installation d’un collecteur est de le connecter à la plomberie intérieure. Le pipeline doit non seulement être résistant aux températures extrêmes, mais également avoir une isolation de haute qualité. La meilleure option à ces fins est considérée comme des tuyaux PEX avec un système de raccords instantanés, qui sont utilisés dans les systèmes d’alimentation en eau chaude..

Idéalement, la longueur des tuyaux doit être minimale, en particulier dans la partie extérieure de la ligne. Par conséquent, il est d’usage de monter les collecteurs dans la partie la plus basse de la pente, conduisant les tuyaux de raccordement sous le couvercle dans la zone de Mauerlat. Un tel placement n’est pas toujours acceptable en raison de l’ombrage du site d’installation, qui oblige le capteur à être soulevé vers le haut, rendant le passage des tuyaux à travers le toit à l’aide d’entrées d’étanchéité spéciales. La partie extérieure des canalisations doit être enveloppée dans une coque isolante en polyisocyanurate expansé ou en caoutchouc capable de résister à des températures supérieures à 150 ° C. L’isolation thermique doit avoir une gaine extérieure résistante aux UV. Les parties internes de la ligne doivent également avoir une isolation thermique..

Cerclage et dispositifs supplémentaires

Le défi technique le plus intéressant lors de l’installation d’un capteur solaire est de l’interconnecter avec d’autres systèmes de plomberie et d’assurer un fonctionnement correct, tout en résolvant un certain nombre de maladies infantiles de la centrale solaire. Le raccordement est plus simple lorsque la batterie est située à l’extérieur: de l’eau froide est fournie à son tuyau de dérivation inférieur, de l’eau chaude est tirée du tuyau de dérivation supérieur, le liquide est déplacé sous la pression de service du système d’alimentation en eau.

Le raccordement de l’accumulateur interne au collecteur du collecteur est effectué avec deux tuyaux parallèles, tandis qu’une pompe de circulation avec un rotor humide et un circuit hydraulique spécial pour les systèmes solaires est installée dans l’entrefer froid. Le passeport de la pompe doit prévoir la capacité de travailler dans des systèmes avec du propylène glycol.

L’un des principaux problèmes qui se posent lors du fonctionnement d’un capteur solaire est la stagnation, lorsque la température dans les deux circuits atteint un maximum pratique et que le liquide de refroidissement commence à bouillir dans le collecteur ou les tubes collecteurs eux-mêmes. Ce phénomène s’observe principalement plusieurs heures avant midi du fait qu’à la période de chauffage la plus active, l’eau de la batterie n’a pas eu le temps de se refroidir complètement. La solution la plus primitive au problème est d’activer la circulation active quelques heures avant la journée pour refroidir complètement la batterie, ce qui ne résout pas complètement le problème et n’est pas non plus très pratique pour les résidents..

Une autre option consiste à activer le circuit supplémentaire en cas de surchauffe. Cette solution est réalisée en installant au point de raccordement au collecteur une paire de vannes à trois voies avec servocommandes, reliées par un tube de 3 à 4 mètres de long. Lorsque la température maximale dans le circuit primaire est atteinte, le contrôleur ouvre les robinets, ce qui prolonge la conduite et un refroidissement supplémentaire du liquide de refroidissement entrant dans le collecteur se produit..

Une autre option, plus rationnelle, consiste à connecter l’accumulateur de chaleur au système de chauffage. En cas de stagnation, l’unité de chauffage principale s’arrête et une partie de l’eau du retour est envoyée vers le troisième échangeur de chaleur de la chaudière de chauffage indirect, refroidissant son contenu. Structurellement, une telle solution est plus compliquée et, par ailleurs, plus coûteuse à mettre en œuvre, mais en même temps elle est beaucoup plus rentable en termes d’efficacité énergétique. Toutes les méthodes décrites ne fonctionnent pas bien pendant la saison chaude, par conséquent, le capteur ne peut être protégé de la surchauffe que par un ombrage artificiel..

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