Capteurs Thermiques Solaires Cours Laaroussi 1

Solaire thermique basse temprature,

fonctionnement, technologie, normes

et cadre rglementaire

Najma LAAROUSSI

Enseignante-Chercheuse lEcole Suprieure de Technologie de Sal [email protected]

27-28 Fvrier 2014 Ttouan 1

2

Plan

Contexte nergtique Marocain

Loi 47-09

Projets du solaire thermique au Maroc

Fonctionnement et technologie dun chauffe eau solaire

Cadre normatif et Labellisation ADEREE

Dimensionnement

Conclusion

Contexte nergtique national au Maroc est dfavorable

Le Maroc est dpendant des pays exportateurs hauteur de 97% pour

ses besoins nergtiques avec une facture de 71 Milliards DH en 2008.

Une croissance de la demande lectrique est une forte contrainte pour

lONE, 7,5% en 2008.

Opportunit pour le Maroc pour dvelopper le secteur des nergies

renouvelables : rduire sa dpendance et allger sa consommation

nergtique.

Dvelopper le march marocain pour les technologies solaires: PV et

CES.

Contexte Energtique

3

Consommation nergie primaire : 15,1 millions de TEP

Dpendance nergtique : 97%

Facture nergtique : 68 milliards de DH

dont facture ptrolire : 61,6 MDS

Croissance nergie primaire : 5% par an

Consommation domestique : 0,51 TEP/habitant/an

Remarque : t

e

tep (tonne quivalent ptrole)

1 tep 11,6 MWh =41,868 GJ

Contexte Energtique 2010

4

Lobjectif du gouvernement marocain est de rduire de 12% la consommation dnergie dans le btiment dici 2020.

un plan daction compos de:

- la loi cadre 47-09 relatives lEE dans le btiment .

- un code de lEE comprenant la rglementation thermique des btiments, ont t labors et sont en passe de devenir

oprationnel.

Objectifs :

Rduire efficacement les consommations nergtiques du btiment,

Valoriser le secteur du btiment sur le long terme,

Vulgariser lefficience nergtique dans le btiment,

Accompagner le Btiment par un cadre rglementaire

Promouvoir le dveloppement de btiments consommation d'nergie faible et producteur d'nergie.

Loi 47- 09

5

la rglementation thermique des btiments au Maroc (R TBM) qui vise amliorer le performances

thermiques:

La rduction des besoins en chauffage et climatisation,

Lamlioration du confort des btiments non climatiss,

La mobilisation des professionnels du btiment lutilisation des approches de conception thermique

performante de lenveloppe du btiment.

La ralisation de diagnostics nergtiques des btiments existants.

Cet lment technique et rglementaire est le fruit de nombreuses tudes techniques,

conomiques, sociales et environnementales ralises par lADEREE et ses partenaires.

La RTBM

6

GISEMENT SOLAIRE: 5,5 KWh/m/j

Irradiation solaire au Maroc

8 (1)Source : Mtorologie nationale

Avec plus de 3000h/an densoleillement, soit une irradiation de 5,5 KWh/m2/j. Le Maroc jouit dun gisement Solaire considrable (moyenne quivalente lEurope du sud).

(1)Irradiation solaire de quelques villes au Maroc

en KWh/m2/an

9

Chauffe-eau solaire

10

Chauffe-eau solaire

Le Chauffe-eau solaire (CES) est un systme qui permet la production d'eau chaude sanitaire par

la conversion de l'nergie solaire en chaleur.

Un capteur solaire thermique plan, compos dun coffre vitr contenant une plaque et des tubes

mtalliques noirs (absorbeur) qui reoivent le rayonnement solaire et chauffent un liquide antigel,

dit fluide caloporteur,

Un ballon servant stocker leau chauffe par lnergie solaire, reli aux capteurs et isol

thermiquement.

Afin de pallier au manque densoleillement accidentel ou saisonnier, un systme dnergie

dappoint est utilis, (fuel, gaz, lectricit ou bois)

Un CES produit jusqu 2 fois plus dnergie au Maroc quen Allemagne.

1m2 de capetur solaire thermique peut produire au Maroc entre 600 et 800kWh par an.

11

Capteur Solaire plan vitr

12

PROMASOL: Ce programme a t initi en 2002 pour rpondre diffrentes proccupations d'ordre nergtique, conomique, social et environnemental.

Objectif 140.000 m dInstallations Solaires Thermiques

Economiser lnergie import de 100.000 TEP

Rduire l'mission des gaz effet de serre de 1.3 MT de CO2;

Limitation de la dforestation par la rduction de la consommation du bois de feu et de charbon de bois (3 millions de TEP).

Sur le plan qualit: normes, certification, labellisation, GRS.

Sur le plan de la promotion: contrats dassurance Partenariat Commercial (APC), mcanisme de leasing et accompagnement lIndustrie solaire (AIS).

Fonds de garantie de lefficacit nergtique et des nergie renouvelables (FOGEER) destins garantir les crdits dinvestissement.

Augmenter le nombre de marque CES et accroitre les emplois dans ce secteur.

Une formation de pointe en pratique pour lamlioration de la qualit.

Programme de dveloppement des CES au Maroc

13

Shemsi (2012-2020): Programme de dveloppement des CES au Maroc qui vise

le Dveloppement de normes des produits et du service valeur contraignante portant

sur la qualit des CES pour lobtention des aides.

Visant un parc de 1,7 millions de m2 en 2020.

LADEREE assure:

- une formation qualifiante suivie dun agrment.

- la certification des quipements et des agrments des installations

- le suivi technique des installations.

- la communication, linformation et la sensibilisation

Prise en compte de la part de la production locale pour lobtention des aides.

Dveloppement de normes des produits et du service et de la qualit.

Ce projet est bas sur 4 piliers: le financement, labellisation, communication,

cadre lgislatif et rglementaire.


14

lhorizon de 2020, le programme ambitionne

linstallation de 1,7 millions de m2 de CES.

Installation de CES avec un

taux dquipement avoisinant les 200.000m2/an.

Des mesures incitatives

financires et techniques

sont prvues.


15

Ce programme vise linstallation 1700000 m en 2020 de surface solaire et de 3000000 m en 2030 :

Economie annuelle de 102.6 KTEP en 2020 et 181

KTEP en 2030

Eviter lmission de 682 KT de CO2 par an en 2020 et 1024 KT de CO2 en 2030

Postes demploi cres: 920 en 2020 et 1600 en 2030


Vision 2020

16

Chauffe-eaux solaires collectifs: Une tude relative lintgration du chauffe-eau

solaire dans le btiment collectif est lance en 2012 par la Direction Technique de

lHabitat du Ministre de lHabitat, de lUrbanisme et de la Politique de la Ville.

Cette tude se droulera selon trois phases:

Identification des contraintes techniques et conomiques ncessaires, garantissant

lefficacit de lquipement des btiments collectifs en chauffe-eaux solaires.

La dtermination des solutions techniques pour linstallation des chauffe-eaux

solaires

Llaboration dun guide sur lquipement du btiment en chauffe-eau solaire.


17


Des normes marocaines:

Le Comit national de normalisation des nergies renouvelables, cr en 1996 par

le Ministre de l'Energie et des Mines, uvre pour donner un cadre normatif fiable au secteur et une rfrence technique standard pour l'ensemble du territoire.

Dsormais, la fabrication et l'installation des CES sont rgis par des normes

marocaines.

Afin de faire reposer cette approche qualit sur des bases pratiques avres,

des outils de soutien ont t mis en uvre.

Le banc de test

Pour accompagner le dveloppement de l'offre en capteurs et en systmes solaires

thermiques de chauffage de l'eau, des bancs de test ont t mis en place dans les

laboratoires du CDER, Marrakech, et permettent de certifier les quipements

disponibles sur le march marocain.

18

Normes des capteurs

et chauffe-eau solaires : Cadre normatif

19

Laboratoire dessais

Laboratoire thermique (ADEREE):

Banc de tests des performances thermiques

des capteurs circulation de liquide;

Banc de test des performances thermiques des chauffe-eau solaire

prfabriqus circulation de liquide.

20

Labellisation

Label ADEREE pour CES et capteur solaire:

a) Essai de performances thermiques:

b) Essai de rsistance aux tempratures leves

c) Essai de choc thermique externe ; peut tre combin l'essai de rsistance aux

tempratures leves

d) Essai de choc thermique interne ; peut tre combin l'essai de rsistance aux

tempratures leves ou l'essai d'exposition

e) Essai pour dterminer la temprature de stagnation;

f) Les performances des capteurs dpendent notamment du coefficient de dperdition

thermique et du facteur optique , qui varient selon le qualit de l'installation, et sont

vrifiables partir des certificats de tests.

21

Rendement dun capteur solaire

22

Rendement dun capteur solaire

Essai des performances thermiques

Le rendement instantan se calcule par rfrence la diffrence de temprature

rduite Tm*, laide des quations suivantes: = 0 - a1(Tm - Ta ) /G - a2 (Tm - Ta )

2/ G

Tm : Temprature moyenne du fluide caloporteur du capteur solaire ( C)

Ta : Temprature ambiante extrieure ( C)

G : Eclairement solaire reu par le capteur (W/m)

Cet essai permet de dterminer les paramtres caractristiques du capteur

solaire suivants:

0 : rendement du capteur, avec rfrence Tm* a1 (Wm

-2K-1) : coefficient de perte thermique (Tm Ta)=0 a2 (Wm

-2K-2) : dpendance de la temprature du coefficient de perte

thermique

Tstg ( C) : temprature de stagnation

23

Labellisation

Variations du rendement instantan pour plusieurs capteurs

24

Les variations du rendement instantan en fonction de la temprature rduite:

T* = (Tm-Ta) / G pour plusieurs types de capteurs.

Tm : temprature moyenne du capteur.

Ta : temprature de l'ambiance.

Pour des valeurs de T* infrieures 0,07, on peut raisonnablement reprsenter ces

variations par des relations linaires.

Le coefficient 0= p v est le produit du coefficient dabsorption de labsorbeur par le coefficient de transmission du vitrage.

0 Varie entre 0,5 et 0,8 cest le rendement maximum du capteur selon le type du capteur.

a1 reprsente les pertes thermiques par conduction et convection:

Capteur non vitr 20 25 [W/m2K]

Capteur vitr standard 5 8 [W/m2K]

Capteur vitr slectif 4 6 [W/m2K]

Capteur sous vide 1 2 [W/m2K]

a2: pertes thermiques par rayonnement dordre 2 en [W/m2K2]

Paramtres

25

Pour les installations individuelles : 5 8 ans

Pour les installations collectives : garantie par le GRS,

une anne de vrification et une anne de confirmation.

Effet marquant: Rduction de la TVA de 20%

14% sur les quipements des chauffe-eau

solaires au titre de la Loi de Finances 2007

Les Garanties

26

Le Prix

Installations individuelles (monobloc)

150 9000 11000 MAD TTC

200 11000 15000 MAD TTC

300 15000 19000 MAD TTC

500 partir de 24000 MAD TTC

Installations collectives( monoblocs ou lments spars)

Installations capteurs sous vides

5500 et 65000 MAD le m2 Selon le diamtre (18 58 cm) le nombre des tubes (10 30)- la capacit des ballons. Pour 200l: cote environ 11000 MAD TTC

(installation comprise)

27

Le Prix


150 9000 11000 MAD TTC

200 11000 15000 MAD TTC

300 15000 19000 MAD TTC






28

Le Prix


150 9000 11000 MAD TTC

200 11000 15000 MAD TTC

300 15000 19000 MAD TTC






Source CDER

29

Impact environnemental

Chauffe-eau lectrique

Chauffe-eau gaz Chauffe-eau solaire

Investissement en MAD

1700 2000 9000

Cot sur 20 ans en MAD

41000 24000 9000

Durabilit 5 8 ans 5 ans 15 20 ans

Garantie 3 ans 1 ans 8 ans

Rejet CO2 en g/KWh

900 300 0

Source CDER

Un CESI appoint dlectricit constitu de 4m2 de capteurs permet dviter lmission de 1800kg de CO2.

30

Un dimensionnement adapt aux consommations

Pour une consommation moyenne de 150 litres d'eau chaude :

le volume de stockage (ballon) conseill est du mme ordre avec une marge allant

de - 15 % + 20%.

La surface idale des capteurs se situe alors autour de 2 m2, pour une famille de 4

personnes

.

Un CES de 150 litres de capacit est recommand, soit l'quivalent de

4 douches par jour.

Critres pour un bon choix

31

Trois technologies diffrentes sont utilises au Maroc:

Le chauffe-eau solaire plan vitr (30-80 C).

Le chauffe-eau solaire plan non vitr (moins de 40 C) .

Le chauffe-eau solaire tubes sous vide (70% installs dans le monde, fabriqu en chine)

(plus de 70 C).

Les applications en thermique:

La production deau chaude sanitaire

Chauffage des habitations et des piscine

Schage solaire agricole

Cuisson solaire des aliments

Technologies de chauffe-eau solaire

32

Capteur plan vitr

Le fluide passe dans un serpentin sous une vitre, ils sont peu coteux, fonctionnant

avec un bon rendement, mais seulement pendant lt.

33

Capteur plan vitr

1.Boitier

2.joint d'tanchit

3.Couverture transparente

4.Isolant thermique

5.plaque absorbante

6. tube de circulation d'eau

7.entre d'eau froide ou sortie d'eau chaude

8 .Collecteur

9. Orifice de condensation

34

Caractristiques dun Capteur plan vitr

En raison de la temprature leve du soleil, les longueurs d'onde dans lesquelles le

maximum d'nergie est mis recouvrent le visible entre 0,4 0,75 m et le proche

InfraRouge entre 2 et 10 m.

Un capteur solaire thermique doit accepter le maximum de rayonnement solaire (

:transmittance leve), en absorber la majeure partie ( :absorbance leve), en

mettre et en laisser sortir le moins possible (transmittance rduite dans les ondes

longues).

35


Le verre et les plastiques: transparents dans le visible.

Opaques aux ultra-violets.

emprisonne le rayonnement infrarouges: La

chaleur dgage par ce dernier reste emprisonne dans l'enceinte du capteur.

C'est le phnomne d'effet de serre.

La couverture: le verre ou des produits synthtiques: le polycarbonate,

le polymthacrylate, le polyster arm.

Le coefficient de transmission *:

86% verre ordinaire

91% verre pauvre en oxyde de fer.

Recouverts dune couche antireflet: une faible teneur en oxyde de fer (95%)

Effet de serre

36


Absorbeur: Cuivre, acier ou aluminium, doit absorber la plus grande partie du

rayonnement solaire et transmettre la chaleur produite vers le fluide caloporteur

avec le minimum de perte.

de couleur noire permettant dabsorber la totalit du spectres lumineux, les absorbeurs sont recouverts dun revtement slectif pour augmenter sa capacit absorber les rayons ( *) et limiter la r-mission ( )

Critre de choix sa slectivit Se= */

37


Les principaux traitements slectifs dun absorbeur

38

Caractristiques et recommandations

Le collecteur (8) sert circuler, collecter, conduire de leau chaude vers le ballon de stockage.

Les conduites et les raccords: Tempratures leves 120-160 C.

Le rseau de tuyauterie doit supporter des niveaux de pression levs suivant le rseau

Les matriaux utiliss doivent tre compatibles avec le fluide caloporteur.

Les cadres et les supports doivent tre rigides, rsistent la corrosion et aux tempres

extrieures aux contraintes intrieures et aux chocs (profils en fer galvanis).

39

Caractristiques du fluide caloporteur Protection antigel

Monopropylne-glycol, Propylne-glycol

Stabilit haute temprature (stagnation).

Protection anticorrosion.

Utilisable avec matriaux courants.

Chaleur spcifique et conductivit leves.

Non-toxicit, faible impact sur environnement.

Basse viscosit (consommation des pompes).

Prix rduit, disponibilit

Point dbullition lev: plus de 130 C 2 bar pour une

proportion de 50% dantigel.

40

Capteur sous vide effet Caloduc

Le fluide caloporteur circule lintrieur dun double tube sous vide, le vide tant un isolant presque parfait, ils fonctionnent aussi bien en t quen hiver. Lchange de chaleur a lieu suivant un mcanisme naturel dvaporation et de

condensation dun fluide. Cet instrument dchange thermique est appel un caloduc. Le caloduc est en contact avec labsorbeur, il permet de transmettre la chaleur capte hors du tube pour chauffer un fluide dans le collecteur.

La fabrication est difficile cause des liaison verre/mtal ncessaire pour la circulation

du fluide caloporteur.

41

Capteur sous vide

Il existe plusieurs technologies de capteurs solaires sous vide, qui utilisent les proprits

isolantes du vide. Le capteur se compose dune srie de tubes relis par une structure assurant leur maintien. Chaque tube contient un absorbeur, qui pige lnergie solaire sous forme de chaleur, et un changeur, qui transfre lnergie rcupre dans un fluide caloporteur.

Avantages: un rendement plus lev,

Inconvnients: plus difficile les intgr sur des toitures en pente, un cot lev.

42

Type de raccordement

Lors de linstallation dun groupe de capteurs il faut sassurer que: La distance hydraulique parcourir soit la mme pour chaque capteur afin que le dbit

et les pertes de charges soient similaires.

Le dbit dans les capteurs ne doit pas tre infrieur 0,4L/m2/min pour garantir un bon

transfert entre labsorbeur et le fluide. Les valeurs optimal se situent entre 0,6 et 1L/m2/min.

Installation en srie: changements

de direction provoque des poches

de vapeur dans ces zones si les

dbits ne sont pas suffisants ou si

le remplissage initial est

dfectueux.

43

Sous deux forme:

Chauffe-eau solaire circulation thermosiphon.

Chauffe-eau solaire circulation force.


44

Thermosiphon fonctionne grce la circulation naturelle dun liquide dans

linstallation du fait de la variation de sa masse volumique en fonction de la temprature. (leau chaude moins dense que leau froide, monte en haut)

Circulation force: le mouvement du fluide caloporteur (antigel) se fait

laide dune pompe quand sa temprature dpasse celle de leau sanitaire du ballon.


45

Installation Thermosiphon

Indication: 18 cm entre le ballon et le capteur horizontale en circulation thermosiphon.

Avantages: Econome: ne fait pas appel un circulateur ni au systme de rgulation.

Econome en nergie: pas de consommation lectrique, Simple utilisation, Installation dlicate

46

Installation circulation force

Avantages: Installation moins dlicate, le rservoir peut tre install nimporte o dans le btiment.

Inconvnients: Consommation dlectricit, Installation plus complexe, il faut disposer les sondes, brancher correctement la centrale de rgulation, Cot plus lev.

47

Rgulation dune Installation circulation force

La rgulation est constitue dun thermostat diffrentiel qui relve la temprature du champ de capteurs et la temprature de la partie basse du ballon. La rgulation a pour

fonction denclencher le circulateur lorsque les capteurs peuvent fournir de la chaleur et de larrter dans le cas contraire Seuil dclenchement T1=T2+7 C et seuil darrt T1=T2+2 C

48

Sous deux forme:

Chauffe-eau solaire monobloc: Mont en seule pice, les

capteurs solaires et le ballon sont regroups et placs lextrieur du

btiment,

Chauffe-eau solaire lments spars: le ballon est labri

dans une pice de la maison et les capteurs sont installs en toiture

exigeant une circulation force.


49

Le chauffe-eau solaire mono bloc

50

Le chauffe-eau solaire lments spars

51

Le chauffe-eau solaire lments spars

Les chauffe-eau solaires du type circulation force , o le capteur situ en

dessus ou la mme hauteur du ballon ne permet pas un fonctionnement de

type thermosiphon.

52

Les applications en thermique:

La production deau chaude sanitaire Le chauffage des habitations

le chauffage des piscines

Le schage solaire agricole

La cuisson solaire des aliments

Applications de chauffe-eau solaire

53

Types de chauffe-eau solaire

On distingue trois types de systme solaire thermique :

Le Chauffe Eau Solaire Individuel ( CESI).

Le Chauffe Eau Solaire Collectif ( CESC).

Le Chauffe Eau Solaire Combin ( SSC).

54

Le chauffe-eau solaire individuel (CESI)

Le CESI a pour fonction de produire de leau sanitaire usage domestique (45 60 C). Il est constitu de trois lments principaux :Des capteurs thermiques solaires vitrs, qui

reoivent et absorbent le rayonnement solaire et chauffent leau sanitaire qui les parcourt - Un ballon de stockage - Les composants associs (tuyauterie, groupe de

scurit, rducteur de pression)

55


Le chauffe-eau solaire individuel (CESI) est un systme qui permet de produire de l'eau chaude sanitaire avec des capteurs solaires, souvent propos en kit,

56

Circulation thermosiphon

Circulation force


57


Boucle ouvert Boucle ferme

Le chauffe-eau solaire collectif

58


59

l'instar des particuliers qui font installer dans leur maison un chauffe-eau solaire

individuel, de nombreux matres d'ouvrages collectifs choisissent l'nergie solaire pour

produire l'eau chaude sanitaire dans des immeubles, des hpitaux ou des maisons de

retraite, des htels ou des rsidences de loisirs.

La solarisation d'une installation de production d'eau chaude sanitaire est judicieuse si

les besoins identifis sont quasi constants tout au long de l'anne. Une estimation

quantitative fiable permet de dimensionner convenablement le systme de production

d'eau chaude. C'est un volet important de sa conception.

En rgle gnrale, les installations sont souvent dimensionnes avec des taux de

couverture solaire compris entre 40 et 60 %. Il n'est en effet pas raliste de vouloir

produire 100 % des besoins en ECS en utilisant seulement l'nergie solaire.


60

Le chauffage solaire des piscines

61

Le but de chauffage solaire des piscines de plein air a pour but de: Prolonger la

saison de baignade, on utilise gnralement des capteurs non vitrs, non isol en

caoutchouc.

Une couverture nocturne est ncessaire pour diminuer les pertes de 50% par

vaporation et par rayonnement

Le cot du m2 de capteurs non vitrs: de lordre 1200 DH HT/m2

Le dimensionnement :surface de capteurs 0,5 fois la surface de la piscine

Capteur moquette

Le chauffage et le schage solaires

62

Le chauffage solaire combins (SSC)

63

Le plancher solaire direct Systme combin

Dans les systmes solaires combins, la production de leau chaude sanitaire est prioritaire sur le chauffage et contribuent aux besoins de chauffage en rsidentiel et

tertiaire.

Le circuit hydraulique

64

Le circuit hydraulique sert vhiculer l'eau chaude depuis le capteur jusqu' l'utilisateur. Il est subdivis en trois parties:

Le circuit primaire en amont de l'changeur Le circuit comprenant l'changeur et le rservoir Le circuit de consommation en aval du rservoir

La boucle de transfert

65

Le capteur

Laccumulateur La soupape.

Le Manomtre

Le circulateur ou la pompe.

Le vase dexpansion Le rgulateur

Le purgeur

Clapet anti-retour

La tuyauterie

Groupe hydraulique

66

Groupe hydraulique Fonction Regroupe la robinetterie du circuit solaire. Exigences Pour la tuyauterie et les raccords, les exigences sont les mmes que celles du circuit primaire Choix Le groupe hydraulique peut tre assembl sur le chantier par linstallateur ou livr prfabriqu par le fournisseur des capteurs.

Soupape de scurit

67

Soupape de scurit Fonction Evite une ventuelle surpression dans le circuit provoque par une erreur de manipulation ou une surchauffe des capteurs.

Exigences La pression douverture doit tre adapte au composant le plus faible du circuit. La soupape doit tre raccorde un rcipient. Le liquide qui scoulerait lors de louverture de la soupape est ainsi rcupr. Le volume du bac poser la sortie de la soupape doit correspondre au contenu des capteurs.

Choix Les soupapes usuelles que lon trouve sur le march conviennent

Le Manomtre

68

Fonction Indique la pression du circuit et permet son contrle. Exigences Le manomtre doit comporter une aiguille ou une zone de repre pour la pression minimale ncessaire au bon fonctionnement du circuit. Choix On peut utiliser les manomtres usuels. La plage de mesure doit tre plus grande que la pression effective douverture de la soupape de scurit. En pratique une plage de 0 4 bar suffit.

Manomtre

Le circulateur

69

Les circulateurs standards de la technique du chauffage rsistant une temprature de 120 C. Le circulateur doit tre install sur la conduite de retour aux capteurs. Certains modles de circulateurs peuvent tre quips dun purgeur automatique et font office de dgazeur pour lair restant ventuellement dans le circuit aprs le remplissage. Il est galement possible dutiliser des circulateurs aliments en courant par des cellules photovoltaques.

Le vase dexpansion

70

Exigences Le vase devra tre raccord sur la conduite de retour aux capteurs afin de le protger contre les hautes tempratures atteignables dans le circuit. Il doit tre plac avant le circulateur (sur laspiration). Choix Les vases sous pression usuels employs dans les installations de chauffage conviennent condition que le matriau de la membrane intrieure rsiste aux hautes tempratures et lantigel

La rgulation

71

La boucle de transfert

72

Le ballon de stockage

73

La tuyauterie

74

Exigence de La tuyauterie

Les matriaux couramment utiliss sont le cuivre, l'acier, l'inox et le polythylne rticul

les matriaux synthtiques sont dconseiller si les capteurs choisis peuvent atteindre plus de 90C.

Le circuit hydraulique doit tre le plus court et le plus simple possible. Pour un thermosiphon, le diamtre interne des tuyaux de liaison sera de 22 mm. Cette section sera augmente si le circuit est plus

long.

Si la section des tuyauteries est trop large, l'eau circulera librement, mais lentement diminuant ainsi les performances

les pertes de charge sont provoques par la longueur des tuyaux et les singularits, comme les coudes, les raccordements de tubes de sections diffrentes ou la prsence daccessoires divers de rglage ou de

scurit.

Si les pertes de charge sont trop importantes, l'eau risque de ne plus circuler en particulier pour un systme thermosiphon.

Pour le thermosiphon le point mdian de l'changeur dans le ballon ou du ballon doit tre au moins 1 mtre plus lev que le point mdian des capteurs.

Isolation de La tuyauterie

75

Fonction Limiter les pertes thermiques des conduites de liaison du circuit. Exigences Afin dtre efficace et durable, lisolation doit rpondre aux exigences suivantes: Rsistance la temprature: Le matriau isolant doit rsister une brve monte en temprature dans les conduites, jusqu 160 C. La temprature maximum prendre en compte est de 120 C pour un capteur plan vitr. Rsistance aux conditions atmosphriques: Rayons UV, humidit Choix Tous les matriaux rsistants aux exigences mentionnes ci-dessus, en particulier : coquilles en laine de verre ; certaines mousses organiques.

Risque des lgionelles

76

Orientation

77

Mouvement apparent du Soleil: hauteur et azimute

- Lazimut a : cest langle que fait la direction de la projection du Soleil sur le plan horizontal avec la direction Sud, cet angle tant orient positivement vers lOuest. - La hauteur h: du Soleil : cest langle que fait la direction du Soleil avec sa projection sur un plan horizontal.

Orientation

78

Orientation

79

Montage des capteurs solaires

80

Ombre porte

H

D=H.Cotg( )

Capteur

Il faut faire attention lombre porte par une range de capteurs sur la suivante. - La distance ncessaire entre les diverses ranges dpend de la hauteur des capteurs, de leur pente et de la hauteur minimale du soleil prise en compte pour les calculs - En gnral on vitera toute ombre pour une hauteur du soleil suprieure 20-25 (hauteur du soleil le 21 dcembre midi: 19 ).

Pour b=1m, =19 et =30 d 1,45m

d=h.cotg(d=h.cotg( )=b.sin ( ).cotg( )

Inclinaison

81

Les valeurs optimales de linclinaison correspondent la valeur en degr de la latitude du lieu dimplantation des capteurs. Toutefois une tolrance de +/- 15 par rapport la position optimale est acceptable. Il est important de privilgier

linclinaison du toit quand cela est possible.

Exemple :

15 <

Orientation

82

Exemple

Une orientation sud-ouest ou sud-est, pour

un capteur inclin 30 , a pour influence de

diminuer de 10 % la productivit par rapport

une orientation optimale Sud. En pratique,

autour de la position optimale (Sud), une

diffrence de - 45 (SE) + 45 (SO) peut

tre tolre, condition quil ny ait pas de

masque proche ou lointain.

BIBLIOGRAPHIE

83

Etude des filires lies lnergie solaire dans la rgion de Mekns-Tafilalet., PNUD

Manuel Pratique des chauffe eau solaires. Dpartement de lEnergie et des Mines, ADERRE

Normes et spcifications techniques des chauffe-eau Solaires, Direction de lEnergie, ADEREE

Promasol, Lnergie du soleil, un choix tout naturel, ADEREE, PNUD

Etude des filire lies lnergie solaires dans la rgion de Mekns-Tafilalet, Hlne

Kirmidjian, USAID.

Documents

Capteurs Thermiques Solaires Cours Laaroussi 1