Y compris une discussion sur les systèmes actifs et passifs, les capteurs solaires et les réservoirs de stockage d’eau.
Les premiers chauffe-eau solaires, les plus rudimentaires, étaient simplement des récipients en métal noir, tels que des barils ou des tambours, qui étaient placés à la lumière du soleil. L’eau les remplissait, absorbait la chaleur du soleil, puis voyageait à travers un tuyau jusqu’au système d’eau chaude de la maison.
Les chauffe-eau solaires modernes utilisent le même principe de base mais intègrent un système sophistiqué de pompes, de conteneurs de stockage et de dispositifs de collecte pour maximiser la quantité d’énergie solaire transférée à l’eau, l’eau chaude générée et l’énergie conservée. Presque tous font circuler l’eau chaude dans un chauffe-eau classique de type réservoir qui dispose d’une source de chaleur secondaire et réduit ainsi la charge énergétique nécessaire pour maintenir l’eau chaude. Le chauffe-eau conventionnel soutient le chauffe-eau solaire les jours nuageux et les périodes de demande accrue.
De nombreux modèles sont fabriqués, qui se distinguent par le type de collecteur et de système de circulation qu’ils utilisent.
Chauffe-eau solaires actifs et passifs
Tous les chauffe-eau solaires appartiennent à deux catégories principales : passifs et actifs. Les systèmes actifs utilisent des pompes de circulation tandis que les systèmes passifs déplacent l’eau via la tendance naturelle de l’eau à monter lorsqu’elle est réchauffée.
Les systèmes actifs peuvent avoir une circulation directe ou indirecte. Avec un système direct, une pompe fait circuler l’eau d’une maison à travers les collecteurs. Les systèmes indirects ne font pas circuler l’eau domestique à travers les collecteurs mais pompent plutôt un fluide caloporteur non gelant à travers les collecteurs à chauffer. Ce liquide antigel traverse ensuite un échangeur de chaleur à l’intérieur d’un réservoir de stockage, où il transfère sa chaleur à l’eau. Le système indirect est plus complexe mais meilleur dans les climats où les températures glaciales gèleraient un système direct.
Les systèmes passifs, bien que moins coûteux que les systèmes actifs, ne sont pas aussi efficaces pour transférer la chaleur car ils ne font pas circuler l’eau chauffée aussi rapidement. Sur le plan positif, ils sont moins chers, plus fiables et plus durables.
Capteurs solaires
Le collecteur est la partie d’un système de chauffe-eau solaire qui collecte la chaleur du soleil et la transfère à l’eau. Un exemple du collecteur le plus simple est la «boîte chaude» à l’ancienne, qui est un réservoir d’eau chaude recyclé qui a été dépouillé de sa coque, peint en noir et placé dans une boîte bien isolée avec un couvercle en verre. Bien qu’incroyablement basique, il s’agit en fait d’un système efficace, facile à construire et à installer pour très peu d’investissement. Indépendamment du fait que le système d’une maison soit actif ou passif, il aura l’un des trois types de capteurs solaires : un système à plaque plate, un système de stockage de capteurs intégré ou des capteurs solaires à tube sous vide.
La prochaine étape est un collecteur à boîte chaude qui utilise une plaque absorbante noire pour collecter le rayonnement solaire. Ces collecteurs ont généralement une plaque absorbante sombre placée sous un ou plusieurs couvercles en verre ou en plastique transparent. La plaque transfère la chaleur du soleil à des tubes en cuivre (également peints en noir, généralement avec une peinture électrostatique). L’eau traverse cette plaque absorbante, où elle est chauffée par le soleil. L’isolation aide à garder la chaleur à l’intérieur de la boîte. Ceci est supérieur à la boîte chaude pour fournir de plus grands volumes d’eau chauffée. Les capteurs à plaques absorbantes ont un profil beaucoup plus bas et pèsent moins qu’une boîte chaude rudimentaire, ce qui en fait une solution économique intéressante pour les maisons existantes (et particulièrement économique pour le chauffage des piscines).
La technologie haut de gamme pour le chauffage solaire de l’eau est un capteur à tube sous vide. Ce type de système comprend des rangées parallèles de tubes de verre transparents, d’absorbeurs métalliques et d’ailettes revêtues. Ces collecteurs de haute technologie minimisent les pertes de chaleur par rayonnement. Certains styles utilisent des tubes de verre dans des tubes ou ont un tube absorbant en métal attaché à une ailette. Avec ce dernier type, le revêtement de l’ailette absorbe l’énergie solaire mais inhibe la perte de chaleur. Un vide est créé à l’intérieur des tubes, ce qui élimine les pertes de chaleur conductrices et convectives, ce qui diminue considérablement l’efficacité des systèmes de capteurs plus basiques. Les collecteurs à tubes sous vide ou sous vide peuvent atteindre une température de l’eau étonnamment élevée, parfois supérieure à 300 degrés F.
Les systèmes de stockage à collecteur intégré (« batch ») (ICS) utilisent également une boîte vitrée et isolée, mais utilisent un ou plusieurs tubes ou réservoirs noirs au lieu de plaques absorbantes pour chauffer l’eau. L’eau préchauffée est envoyée au chauffe-eau d’appoint conventionnel, où elle est stockée. Les tuyaux extérieurs sont vulnérables au gel, ce type d’installation n’est donc pas approprié pour les régions où les hivers sont très froids.
Réservoirs de stockage d’eau solaires
Les réservoirs de stockage des chauffe-eau solaires sont bien isolés et ont des entrées et des sorties connectées depuis et vers le collecteur. Les systèmes à un réservoir utilisent une combinaison de chauffage d’appoint et de réservoir de stockage solaire. Les systèmes à deux réservoirs ont un chauffe-eau solaire qui préchauffe l’eau avant qu’elle ne soit acheminée vers un chauffe-eau conventionnel.
VOIR SUIVANT :
• Aperçu des chauffe-eau
• À propos de l’installation du chauffe-eau solaire
• Guide d’achat d’un chauffe-eau solaire
• Dépannage et réparation de chauffe-eau
• Comment fonctionnent les chauffe-eau à accumulation
