Fonctionnement d'un chauffe-eau solaire
Le chauffe-eau solaire absorbe la lumière grâce à un capteur placé sur le toit et la convertit en chaleur. Il transmet cette chaleur à un réservoir . Cet échange est déclenché par le régulateur thermique, mais uniquement lorsque le capteur est plus chaud que l’eau du ballon.
Un chauffe-eau solaire est une excellente alternative pour produire de l’eau chaude au quotidien. Un chauffe-eau solaire se compose de capteurs solaires, d’un réservoir et avec ou sans pompe de circulation. Dans certains chauffe-eau solaires, une sauvegarde est également incluse pour les jours où le soleil n’est pas disponible du tout et où vous avez besoin d’eau chaude. Des capteurs solaires sont installés pour capter la lumière du soleil. Le réservoir sert à stocker l’eau chaude et la pompe de circulation est utilisée pour transporter l’énergie solaire du capteur au réservoir, ainsi qu’un régulateur thermique.
Les collecteurs fonctionnent mieux à midi lorsque le ciel est la plupart du temps sans nuages et il faut s’assurer qu’ils sont orientés vers le sud. Pendant les périodes où la lumière du soleil est insuffisante, l’eau est préchauffée, après quoi le système de secours prend le relais et amène l’eau à la température chaude nécessaire. C’est pourquoi un chauffe-eau solaire peut être utilisé pour produire de l’eau chaude sans émettre de dioxyde de carbone.
Les chauffe-eau solaires sont classés en fonction du type de capteur et du système de circulation.
Les collecteurs solaires
Plusieurs types de capteurs solaires sont disponibles, les plus courants étant les plaques plates (vitrées ou non) et les tubes sous vide.
Collecteurs par lots
Egalement appelés systèmes de stockage-collecteur intégrés (ICS), chauffent l’eau dans des réservoirs. L’eau peut rester dans le collecteur pendant de longues périodes, ce qui la rend très chaude si la demande des ménages est faible. Une vanne de trempe est là pour protéger contre les brûlures au niveau du robinet. Il se mélange à l’eau froide pour diminuer la température de l’eau avant qu’elle ne soit acheminée au robinet. Les collecteurs discontinus sont incompatibles avec les systèmes de circulation en boucle fermée. Ils ne sont généralement pas utilisés dans les climats froids.
Les capteurs plats
Sont constitués de tubes en cuivre montés sur des plaques absorbantes plates. La configuration la plus courante est une série de tubes parallèles reliés à chaque extrémité par deux tuyaux, les collecteurs d’entrée et de sortie. L’ensemble de plaques plates est contenu dans une boîte isolée et recouvert de verre trempé.
Le soleil traverse le verre et réchauffe le fluide contenu dans les tubes de cuivre. Le vitrage réduit la quantité de chaleur qui s’échappe et protège les panneaux de l’humidité. La plupart des systèmes domestiques se composent de 1 ou 2 collecteurs. Les capteurs plats non vitrés peuvent absorber une plus grande partie de l’énergie solaire mais perdent plus de chaleur dans l’air par temps froid. Les capteurs non vitrés fonctionnent bien dans les applications saisonnières comme le chauffage d’une piscine extérieure en été.
Les collecteurs à tubes sous vide
Sont les collecteurs les plus efficaces disponibles. Un tube en verre ou en métal contenant de l’eau ou du fluide caloporteur est entouré d’un tube en verre plus grand. L’espace entre eux est un vide, donc très peu de chaleur est perdue par le fluide.
L’air entre le tuyau et le verre est évacué pour emprisonner la chaleur (comme un thermos), maximisant ainsi la quantité d’énergie thermique transférée au fluide. Ces systèmes de capteurs à tubes sous vide ont tendance à prendre moins de place que les systèmes de capteurs plats équivalents.
Systèmes de circulation
Il existe différents type de système de circulation d’eau. Le choix d’un tel système dépend généralement du besoin de habitants et la fonction du bâtiment.
Systèmes directs
Type de système le plus courant, il fait circuler l’eau à travers les capteurs solaires puis la stocke dans le réservoir après avoir été chauffée.
Systèmes indirects
Utilisent un liquide antigel pour transférer la chaleur du soleil à l’eau d’un réservoir de stockage. L’énergie thermique du soleil chauffe le fluide contenu dans les capteurs solaires. Ensuite, ce fluide traverse un échangeur de chaleur dans le réservoir de stockage, transférant la chaleur à l’eau. Le fluide antigel retourne ensuite vers les collecteurs.
Systèmes actifs
Ce système utilise des pompes électriques, des vannes et des contrôleurs pour déplacer l’eau des collecteurs vers le réservoir de stockage.
Systèmes passifs
La convection naturelle transfère l’eau des collecteurs vers le réservoir lorsqu’elle se réchauffe sans l’aide d’une pompe..
