Capteur solaire sous vide pour le chauffage domestique

Points d’article

• Quels collectionneurs utiliser
• Période de récupération
• Exemples d’assemblages typiques
• Raccordement au système ECS et chauffage
• Augmentation de la température de fonctionnement

Les sources d’énergie solaire reçoivent totalement injustement peu d’attention. De toute évidence, le principal avantage de ces installations est leur autonomie, mais il existe des exceptions. Dans cet article, nous parlerons des capteurs solaires comme une source d’énergie assez efficace et surtout rationnelle pour la maison..

Quels collectionneurs utiliser

À l’exception des variétés spéciales, les collecteurs sont de deux types: à plat et sous vide. Le principe de fonctionnement des deux est réduit au chauffage par rayonnement solaire (dans lequel 40 à 50% des ondes sont thermiques) d’un certain système de réservoirs, dont la face extérieure a un revêtement à coefficient d’absorption infrarouge élevé et un liquide de refroidissement circule à l’intérieur. La seule différence est que dans les capteurs sous vide, les tubes sont chauffés directement au foyer de la lumière du soleil et ne dégagent pratiquement pas de chaleur en raison de l’environnement sans air. Dans le même temps, dans les capteurs plats, la chaleur est transmise à travers la plaque absorbante, à l’arrière de laquelle les canaux sont soudés (peut être posé à l’intérieur de la plaque absorbante).

En fait, il s’agit de collecteurs sous vide dont nous devrions parler dans les réalités de la nature russe. Ils sont beaucoup plus chers que les capteurs plats, mais leur efficacité est également plus élevée. De plus, les capteurs plats sont pratiquement inefficaces en hiver: le vent froid les refroidit plus vite que le soleil se réchauffe. Le domaine d’application de ces dispositifs est les latitudes sud avec un climat chaud, les maisons de campagne et d’été, ainsi que toutes sortes d’installations touristiques..

Quel que soit le type de chauffage, le principe du collecteur lui-même reste inchangé. Souvent, il connecte des caloducs dans un réservoir commun, où se produit la condensation du liquide évaporé pendant le processus de chauffage. Le transfert de chaleur de cette manière est beaucoup plus rapide, mais il existe également des solutions plus efficaces..

Période de récupération

Le coût d’un collecteur à vide moyen varie de 600 à 1500 USD. Ce coût comprend non seulement le collecteur, mais également le ballon de stockage du volume recommandé et les matériaux pour le raccordement au système d’alimentation en eau chaude sanitaire. Mais le coût des services d’installation dans le montant total n’est pas pris en compte: une course trop importante des prix par région et conditions à l’installation.

Néanmoins, il est facile de vérifier le retour sur investissement d’une instance particulière. Prenons, par exemple, le collecteur SVK-A-30 de la marque ATMOSFERA, qui coûte entre 1100 et 1200 USD. Il contient 30 tubes à vide, leur puissance maximale totale est de 2,5 kW / h, le collecteur reçoit jusqu’à 7,6 kW d’énergie thermique par jour. Il n’y a pas de réservoir de stockage dans le collecteur, mais on est en droit de supposer conventionnellement que le coût de celui-ci et de la plomberie est équivalent au prix d’une chaudière électrique de puissance comparable.

La capacité journalière moyenne du collecteur est de 5,5 kW, ce qui suffit à chauffer 120-140 litres d’eau de 10 à 50 ° C. Après avoir dépensé la même quantité d’électricité au taux de 4,68 roubles / kWh, nous recevrons en moyenne 25 roubles par jour, soit environ 10 mille roubles par an. En conséquence, la période de récupération du collectionneur sera d’environ huit ans, ce qui n’est pas mal du tout avec une durée de vie garantie de 25 ans. De plus, il existe des moyens d’augmenter votre retour sur investissement. En général, plus l’installation est puissante, plus tôt elle se justifiera pleinement..

Exemples d’assemblages typiques

Il n’y a pas beaucoup d’options pour intégrer le collecteur dans la plomberie domestique. Voici quelques solutions typiques à mesure que leur complexité augmente:

1. Juste un collectionneur. Il est connecté au système d’eau chaude sanitaire comme un chauffe-eau conventionnel. Fonctionne uniquement pendant la journée avec un flux naturel. En ajustant la pression, vous pouvez modifier la température de l’eau de sortie.

2. Collecteur + réservoir de stockage. Il existe de nombreuses solutions de ce type et elles sont populaires, mais une charge supplémentaire de 100 à 200 kg par point du toit impose certaines restrictions. Le réservoir a une bonne isolation thermique et, en règle générale, ne refroidit pas du jour au lendemain.

3. Collecteur + chaudière à chauffage indirect (BKN). Il est utilisé lorsqu’il est impossible d’installer un réservoir lourd sur le toit, mais présente d’autres avantages. Tout d’abord, l’utilisation non pas d’eau dans le premier circuit d’échange de chaleur, mais d’une émulsion plus énergivore.

4. Collecteur + système de circulation. Permet de recevoir de l’eau chaude dès que le robinet est ouvert. L’eau circule dans le système sous pression et a approximativement la même température en tout point du circuit. Parfois, la capacité du système d’alimentation en eau est suffisamment grande et tout le remplissage du système se compose de vannes d’arrêt, d’une pompe de circulation et d’un régulateur de pression. Dans certains cas, il peut être recommandé (ou requis) d’installer un vase d’expansion ou un accumulateur interne. En règle générale, des capteurs sans échangeur de chaleur sont utilisés.

5. Collecteur + pompe à chaleur. Une solution très sérieuse et technologique pour alimenter toute la maison en chaleur et en eau chaude. En raison de l’augmentation des échanges thermiques à basse température, le système extrait le maximum de l’énergie reçue, chauffant l’eau de sortie à 80–95 ° C dans un volume suffisamment grand pour chauffer tout le bâtiment. Il est clair que plusieurs capteurs seront nécessaires pour un tel système, mais le résultat sera un chauffage peu coûteux des logements dans les 40 à 50 prochaines années, plus l’approvisionnement en eau chaude..

Comme vous pouvez le voir, la différence entre les collecteurs de l’un de ces systèmes est la présence / l’absence d’un réservoir intégré. Sinon, ce sont tous les mêmes: tuyaux d’alimentation en eau et de drainage, connexions typiques de caloducs avec un collecteur, l’un des systèmes de fixation spéciaux. Grâce à cela, les collecteurs s’intègrent facilement et harmonieusement dans des systèmes de chauffage déjà opérationnels, augmentant ainsi les économies même sans transition complète vers l’énergie verte..

Raccordement au système ECS et chauffage

Le raccordement au circuit de chauffage se fait en parallèle: l’eau du collecteur entre dans le tuyau d’alimentation, l’admission est du retour, si nécessaire, le circuit du collecteur est alimenté avec sa propre pompe de circulation. Il est très important d’installer des vannes aux points de prélèvement afin de réguler le débit pour obtenir la température souhaitée..

Ils coupent le système d’alimentation en eau chaude de deux manières. Le premier utilise un BKN ou un autre échangeur de chaleur intermédiaire. Dans ce cas, il n’est pas difficile de lier deux contours. Mais si le collecteur est utilisé en parallèle avec d’autres chauffe-eau, il est placé dans un circuit série au plus près du point d’arrivée d’eau froide et utilisé comme circuit de préchauffage.

Raccordement du capteur solaire au système de chauffage et d’eau chaude: 1 – capteur solaire; 2 – station de pompage; 3 – vase d’expansion; 4 – accumulateur de chaleur; 5 – système de chauffage; 6 – alimentation en eau froide; 7 – prise d’eau chaude; 8 – chaudière (utilisée si nécessaire)

Augmentation de la température de fonctionnement

La manière évidente d’augmenter la température de l’eau de sortie est de réduire les pertes de chaleur lors du transfert depuis le capteur. Pour cela, les tuyaux sont enveloppés dans des housses de protection en caoutchouc mousse ou en polypropylène, ils protègent les joints, la pose est effectuée uniquement à l’intérieur du bâtiment.

Le tube collecteur étant chauffé dans un faisceau lumineux concentré, la température du liquide à l’intérieur peut être très élevée (plus de 200 ° C). En conséquence, si vous réduisez le débit d’eau chauffée, la température augmentera avec le temps. Malheureusement, il existe aujourd’hui très peu de systèmes automatisés qui maintiennent la température au niveau souhaité. Alternativement, des appareils avec un compresseur et un évaporateur sont utilisés – de petites pompes à chaleur. Dans ce cas, à la sortie de l’eau chaude ou du chauffage, la température de l’eau respectera les valeurs réglées en modifiant la puissance de l’unité.

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