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Système de chauffe-eau solaire – un aperçu

3.2.11.2 Systèmes de chauffage des locaux à eau

Tout système de chauffe-eau solaire contient 6 composants principaux:

une.

Collectionneur.

b.

Espace de rangement.

c.

Radiateurs auxiliaires.

ré.

Pompes ou ventilateurs.

e.

Système de distribution interne.

F.

Les contrôles.

Les capteurs peuvent refroidir en dessous du point de congélation et l’eau gelée peut provoquer des dommages mécaniques. Cela peut être évité de l’une des manières suivantes:

une.

La poursuite de la circulation pendant le danger de gel, cela provoque évidemment des pertes de chaleur importantes. Cependant, s’il n’y a que quelques jours de gel, c’est la solution la plus simple et la moins chère.

b.

En supprimant le système. Cela peut être fait manuellement, mais des moyens automatiques sont également utilisés, par exemple. dans la maison suédoise Linköping, qui comprend un système de drainage breveté. L’inconvénient de cette méthode est que le changement eau / air peut accélérer la corrosion à l’intérieur de la plaque absorbante.

c.

L’utilisation d’un certain antigel, qui n’est possible que dans les systèmes à circulation fermée, à savoir. Où il n’y a pas de consommation d’eau. Si le système d’eau chaude est raccordé à un système de chauffage, l’eau domestique doit être chauffée par un échangeur de chaleur.

Les transmetteurs de chaleur intérieurs ou les radiateurs qui devraient être spécialement conçus pour un système de chauffage solaire peuvent être:

une.

Plaques de radiateur.

b.

Radiateurs de plafond.

c.

Convecteurs à ventilateur.

ré.

Bobines de plancher intégrées.

Re a

Les panneaux de radiateur utilisés dans les systèmes de chauffage central conventionnels sont conçus pour fonctionner avec de l’eau à une température de 65 à 75 ° C. Produire des températures aussi élevées avec des capteurs solaires serait très inefficace et probablement impossible pendant les mois d’hiver. Lorsque les panneaux de rayonnement fonctionnent à des températures plus basses (de l’ordre de 50 ° C comme c’est le cas avec un système de pompe à chaleur), il est nécessaire d’augmenter considérablement les surfaces afin d’obtenir l’émission requise. En règle générale, on estime que la zone devrait être environ deux fois plus grande que dans les systèmes classiques.

Re.b.

Des radiateurs de plafond peuvent également être utilisés, ou des panneaux préfabriqués ou des plafonds à air avec des bobines intégrées. Il n’y a pas de limite de taille, et tout le plafond peut être un radiateur, il sera donc possible de faire fonctionner le système à des températures beaucoup plus basses. La surface du plafond ne doit pas être supérieure à environ 32 ° C, comme le dictent les raisons du confort thermique, de sorte que la température de l’eau ne peut être que d’environ 35 ° C.

Re.c

Les unités de convection proposées sur le marché aujourd’hui sont également conçues pour fonctionner avec de l’eau à 60-75 ° C, mais la surface de transfert de chaleur, qui se compose généralement de tuyaux ondulés, peut être facilement augmentée dans les cas où les unités doivent travailler avec de l’eau à une température de 50 ° C ou moins.

Rouge.

Les systèmes de chauffage par le sol qui utilisent des éléments électriques intégrés ou des serpentins de tuyaux d’eau chaude sont utilisés depuis de nombreuses années et sont très populaires, par exemple. pour les salles de bain (où il n’y a pas de tapis). De tels systèmes seraient très utiles en combinaison avec le chauffage solaire, car la température du sol peut être limitée à environ 25 ° C et de l’eau à une température d’environ 28 à 30 ° C peut être utilisée. La capacité thermique d’un sol en béton, par exemple, aiderait également à stocker la chaleur et donc à augmenter les différences de temps.

Un système de chauffage solaire toute l’année ne sera généralement pas économique. Par exemple, dans un cas, il a été constaté que si un ensemble de capteurs pouvait fournir le chauffage nécessaire 320 jours par an, il serait nécessaire de doubler la surface afin qu’elle puisse être résolue dans 30 jours supplémentaires, et une duplication serait nécessaire. pour assurer un chauffage suffisant pendant les 15 jours restants dans les conditions météorologiques les plus défavorables. Dans un tel cas, il est plus économique de choisir une taille de collecteur plus petite et de compter ensuite sur une sorte de chauffage auxiliaire pour les jours en plein hiver. Ce chauffage d’appoint peut être un chauffage alimenté en eau chaude par la chaudière, ou il peut s’agir d’une chaudière connectée en série avec un système de chauffage solaire, mais dans la plupart des cas, un chauffage d’appoint électrique se révélera être une solution économique.

Pour permettre une efficacité de collecte optimale dans des conditions météorologiques étendues, un système de collecte en deux étapes peut être utilisé, en combinaison avec une pompe à chaleur pour le transfert de chaleur et la valorisation.

Les systèmes solaires combinés d’eau et de chauffage des locaux peuvent devenir assez complexes, car l’approvisionnement en eau chaude idéal pour le ménage est de 60 à 65 ° C (pour les besoins de la cuisine et de la lessive, tandis que pour les salles de bain, il y a assez de 45 ° C). Par conséquent, il devra y avoir une augmentation de la température. Si le chauffage des locaux fonctionne à, disons, 40 ° C, les 20 ° C restants doivent être fournis par ce surpresseur, ce qui pourrait augmenter. être un thermoplongeur électrique ou un radiateur alimenté par la même chaudière que le radiateur dans l’exemple précédent. En été, lorsqu’il n’est pas nécessaire de chauffer l’espace, le système solaire peut chauffer l’eau à une température élevée.

Les problèmes techniques du chauffage solaire sont pour la plupart résolus. Sur un bilan des maisons solaires construites en Europe ces dernières années trois principaux types de solutions ont été retenus:

une.

Systèmes passifs.

b.

Systèmes de fluide thermique (air ou eau).

c.

Systèmes combinés solaire / pompe à chaleur.

Re.a

On peut citer ici à titre d’exemple la Wallasey School, qui s’appuie principalement sur les propriétés thermiques de l’enveloppe du bâtiment et n’offre pas de contrôle.

Le design marseillais du groupe ABC est plus sophistiqué avec ses grilles réglables. Les maisons de Chauveney-le-Château et Odeillo entrent dans la même catégorie, mais offrent quelques moyens de contrôle.

La maison américaine de Steve Baer à Corrales, au Nouveau-Mexique, utilise un volume d’eau statique dans des fûts en acier pour stocker la chaleur au lieu des murs, et la maison « Skytherm » construite par Harold Hay stocke l’eau sur un toit à couvercle réglable. Ici, le collecteur d’étang sert de batterie en même temps.

Re.b.

La plupart des maisons solaires construites jusqu’à présent en Europe ont un système de fluides thermiques. L’air est utilisé comme fluide de collecte dans la maison danoise Arhus, et le système d’eau est utilisé dans la maison danoise Zero Energy et dans les maisons suédoises.

Certaines maisons, a.o. Zero Energy a tenté le stockage hors saison en utilisant d’énormes réservoirs d’eau pour accumuler l’excès de chaleur estival, mais tous ne sont pas rentables en raison des coûts qui incluent le coût de l’établissement d’un stockage saisonnier.

Re.c

Un système de chauffage solaire peut fournir toute la chaleur nécessaire tout au long de l’année si une forme de configuration de pompe à chaleur est utilisée. Par conséquent, une pompe à chaleur peut être considérée comme une source de chaleur auxiliaire efficace et relativement peu coûteuse. L’économie est bien sûr améliorée si le même système de pompe à chaleur est utilisé pour le chauffage en hiver et le refroidissement en été.

Les systèmes de chauffage solaire en combinaison avec des pompes à chaleur sont tout d’abord. trouvé à la Maison expérimentale Philips, Brown Boveri House, Dornier House, une maison solaire construite à Garston, au Royaume-Uni.

Dans la maison américaine, la maison Tucson utilise des collecteurs non vitrés comme source de chaleur et refroidisseur, et au Japon, la maison Yanagimachi fait de même. Ici, la pompe à chaleur est utilisée presque en continu. D’autres maisons, comme les maisons d’Albuquerque, Lincoln et Lake Padgett, ont un collecteur vitré et n’utilisent qu’une pompe à chaleur comme unité auxiliaire pendant de courtes périodes. Les maisons Thomason utilisent un collecteur vitré orienté au sud comme source de chaleur et une surface de toit non vitrée au nord comme radiateur, mais elles utilisent des pompes de circulation plutôt que des pompes à chaleur, mais un système similaire peut faire fonctionner des pompes à chaleur. (voir Sl. III / 16)

Sl. III / 16.

(Réimprimé avec la permission de l’ASHRAE HANDBOOK et du Product Directory 1974).Copyright © 1974

Dans plusieurs maisons, en particulier à Lincoln et à Fort Collins aux États-Unis et à Brisbane, en Australie, aucun compresseur électrique à pompe à chaleur n’est utilisé, mais un système d’absorption de bromure de lithium / eau, qui peut en principe être comparé à un compresseur thermique.

SOLAR ONE au Delaware, aux États-Unis, utilise des cellules photovoltaïques pour être alimentées par une pompe à chaleur, et c’est la seule maison solaire qui produit une quantité importante d’électricité avec des cellules solaires. C’est de loin la maison solaire la plus sophistiquée construite à ce jour, et bien que le système ne soit pas économique au niveau élevé actuel de cellules photovoltaïques, il pourrait devenir économique pendant un certain temps à l’avenir, lorsque les cellules solaires ne devraient coûter qu’une fraction de ce qu’elles coûtent aujourd’hui.

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