LES CAPTEURS SOLAIRES THERMIQUES
ATTENTION à NE PAS CONFONDRE les panneaux solaires " photovoltaïques " qui servent uniquement à produire de l'électricité, avec les " panneaux solaires thermiques ".
Nous nous limiterons à l'étude des panneaux solaires "thermiques". Leur fonction est de récupérer la chaleur du soleil dans un fluide, et la réutiliser pour chauffer de l'eau chaude sanitaire, de l'eau destinée au chauffage de bâtiments et parfois au chauffage des piscines.
CAPTEUR NON VITRÉ ( Capteur "Moquette" )
Sans vitrage ni isolant, c'est le capteur qui a les plus grosses déperditions thermiques.
Il peut cependant être très efficace lorsqu'on souhaite avoir des température d’eau peu élevées, soit pour "préchauffer" l'eau chaude sanitaire, soit pour le chauffage de l’eau des piscines.
Il est en matière plastique "souple" et donc facile à installer. Il est très bon marché.
Capteur non vitré souple
(source Le Poisson Qui Jardine)
Chauffage de piscine
(source Le Poisson Qui Jardine)
Implantation Capteur moquette (source HELIOPAC)
CAPTEUR PLAN VITRÉ
Ce sont les plus utilisés, généralement pour la production de chauffage et d’ECS.
Un capteur plan vitré comprend un caisson 1 sur lequel est fixé une vitre en verre 2 .
À l’intérieur est disposé un absorbeur sélectif (1), plaque métallique noire 3 destinée à absorber l’énergie solaire.
Cette plaque est soudée au tube en cuivre 4 : cet assemblage compose l'absorbeur.
"Capteur plan vitré VITOSOL 200 F"
vue en coupe (source VIESSMANN)
Le fluide primaire circulant dans le tube en cuivre absorbe la chaleur reçue du soleil, avant de la transférer au ballon de stockage ECS.
Le verre a la particularité de laisser passer 85% des rayonnements lumineux du soleil, et à ne laisser passer que 5% des rayonnements infra-rouge émis par l'échauffement de l'absorbeur. Il limite ainsi les pertes de chaleur du capteur par réflexion et émission.
Au fond du caisson, l’isolant 5 permet de réduire les pertes de chaleur par conduction.
Capteur plan vitré
(source Chauffagesolaire.net)
(1) Surface sélective : Surface dont les propriétés optiques ( facteurs de réflexion, d'absorption, de transmission ainsi que l'émissivité ) dépendent de la longueur d'onde du rayonnement.
La surface sélective utilisée dans un capteur solaire absorbe les rayons solaires, tout en émettant peu de rayonnement Infra-Rouges, réduisant ainsi les déperditions thermiques par émission.
CAPTEUR à TUBES SOUS VIDE
Ces capteurs permettent d’atteindre des températures très élevées ( jusqu’à 130 °C ).
Ils sont constitués de plusieurs tubes en verre, dans lesquels on a créé le vide.
Le vide d’air est le meilleur isolant de conductivité thermique. Il permet de réduire au maximum les pertes thermiques par conduction du capteur. En plus, il laisse passer en plus les rayons du soleil.
Chaque tube renferme un absorbeur sélectif et une conduite d'eau glycolée.
L'absorbeur sélectif est une plaque métallique conçue pour avoir un fort facteur d'absorption, tout en émettant un minimum de rayonnement.
Deux techniques sont utilisées pour la conception des conduites d'eau glycolée contenues dans chaque tube :
- à circulation directe : l'eau glycolée qui circule dans les tubes est la même que celle qui circule dans le circuit solaire. Ce système est parfois sujet à des problèmes d'étanchéité entre les tubes et le collecteur.
- à liaison sèche entre les caloducs et le collecteur : l'eau glycolée circulant dans la conduite d'un tube ne se mélange pas avec celle qui circule dans le circuit solaire. Elle lui transfère sa chaleur par conduction, la tête du caloduc étant noyée dans le collecteur.
La partie basse du caloduc est appelée "bouilleur", car l'eau glycolée s'y évapore. Alors plus légère, la vapeur d'eau glycolée remonte dans la tête du caloduc (appelée "condenseur").
Elle va se condenser après avoir été refroidie par le collecteur.
Ainsi, l'eau glycolée circule dans le caloduc, du bas vers le haut sous forme de vapeur, du haut vers le bas sous forme liquide.
Source SOLTOP
Source SOLTOP
Les panneaux solaires à tubes sous vide sont surtout utilisés dans les régions froides, mais aussi plus particulièrement pour la climatisation ou le rafraîchissement solaire.
On peut tourner les tubes de façon à leur donner l’inclinaison parfaite face au soleil.
Cependant, ils sont plus chers que les autres types de panneaux solaires, et également plus fragiles. Ils sont relativement peu utilisés.
"Capteur à tubes sous vide à caloduc VITOSOL 300 T"
(source VIESSMANN)
