L énergie solaire thermique Résumé:

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Gabrielle Michaud
il y a 6 ans
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L énergie solaire thermique Résumé: Introduction: - 1 m² perpendiculaire à la direction du rayonnement solaire apporte maximum environ 1350W en dehors de l atmosphère, et par temps ensoleillé, sur

1 L énergie solaire thermique Résumé: Introduction: - 1 m² perpendiculaire à la direction du rayonnement solaire apporte maximum environ 1350W en dehors de l atmosphère, et par temps ensoleillé, sur terre, il n est d environ que de 1000W. C est pour cela qu il faut augmenter la surface qui intercepte le flux solaire. Attention: Concentrer le rayonnement solaire n augmente pas la puissance ou l énergie récupérée, mais le niveau de température pouvant être atteint! D où la différence entre les panneaux solaires photovoltaïque et thermique! I) Quelques définitions: La durée d insolation: La durée d insolation est la durée pendant laquelle le rayonnement est suffisant (soit 120W/m²) pour faire bruler une bande de papier changé chaque jour. Voici ci-dessous la carte indiquant la durée d insolation en France, c est-à-dire la durée où l irradiation est supérieur à 120W/m². Il est important de définir cette durée suivant l endroit où vous êtes situés afin de mieux connaître les besoins nécessaire à votre projet: Hiver Eté, quelle incidence? Ce n est pas parce qu il fait froid, que le rayonnement solaire diminue! La seule différence, c est la durée des jours. Ce qui fait que la durée d insolation diminue l hiver par rapport à l été. Il sera bon d en tenir compte lors de votre projet.

Pourquoi faire varier l angle de réception des rayonnements?

comme été, il sera bon de modifier l inclinaison par rapport à l

C est pour cela qu il est donc nécessaire de faire tourner le

2 Pourquoi faire varier l angle de réception des rayonnements? Un petit schéma est parfois mieux que de grande explication: Hiver comme été, il sera bon de modifier l inclinaison par rapport à l axe de passage du soleil. C est pour cela qu il est donc nécessaire de faire tourner le système suivant la trajectoire du soleil, tant dans l inclinaison (Hauteur), que la rotation du système en entier (Azimut):

Voila alors les angles ainsi obtenus: Bien sûr, il sera bon de créer une carte électronique de gestion des rotations afin d éviter d être toutes les heures sur place Mais ce qui est bon de retirer de

varier la balancelle sur près de 60 au maximum (à condition qu aucun obstacle n intervient entre le soleil et la machine.

3 Voila alors les angles ainsi obtenus: Bien sûr, il sera bon de créer une carte électronique de gestion des rotations afin d éviter d être toutes les heures sur place Mais ce qui est bon de retirer de ce graph ci-dessus, c est qu il faudra penser à faire tourner le système sur 180 au sol (veiller à ce que les tuyaux et fils électriques soit suffisamment flexible et ne s emmêle pas), et faire varier la balancelle sur près de 60 au maximum (à condition qu aucun obstacle n intervient entre le soleil et la machine. Suivant la météo, on pourra obtenir des irradiations variables tel que: C est pour cela qu il est nécessaire de prendre en compte dans notre projet: La valeur maximum de l irradiation (Pour ne pas faire fondre le corps de chauffe), ainsi que la valeur obtenue en cas de mauvaise météo (Pour ne pas avoir d eau froide). La température d eau froide varie dans l année de 5 à 20 C selon la région et la période de l année. Pour que vous puissiez prendre en compte les valeurs relevées de votre région, il existe un site (de la NASA) qui vous indique ces valeurs nécessaires pour construire votre projet:

Voici mes valeurs: Nous pouvons y trouvez entre autre:: La durée du rayonnement solaire suivant le mois de l année Les degrés/j de chauffage (utile si vous pensez à un projet de chauffage central) Et

Il existe plusieurs moyen de récupérer la chaleur du soleil: Projet A: Projet B: Récupère et concentre sur une longueur souhaitée la chaleur.

4 Voici mes valeurs: Nous pouvons y trouvez entre autre:: La durée du rayonnement solaire suivant le mois de l année Les degrés/j de chauffage (utile si vous pensez à un projet de chauffage central) Et la température extérieure moyenne. II) Les matériaux utilisés: Que construire pour un chauffe eau solaire sanitaire? Il existe plusieurs moyen de récupérer la chaleur du soleil: Projet A: Projet B: Récupère et concentre sur une longueur souhaitée la chaleur. Ce projet est idéal pour la récupération de la chaleur via un liquide caloporteur. On peut alors atteindre avec ces capteurs des températures de 200 à 400 C. Récupère et concentre en un point la chaleur souhaitée Ce projet est idéale pour la fabrication de plaque de cuisson. Ils concentrent en un point le rayonnement, ce qui peut amener à des températures de 400 à 800 C soit une puissance de plusieurs dizaine de kw

Nous prendrons le projet A pour plusieurs raisons: - Accroissement de la température du liquide caloporteur régulière et pas brutale - Longueur variable ce qui peut nous permettre d envisager

Le caisson: Je vous passe le détail qui explique que le capteur vitré est plus intéressant que le capteur non vitré, ce qui implique que notre système de corps de chauffe devra non seulement être

5 Nous prendrons le projet A pour plusieurs raisons: - Accroissement de la température du liquide caloporteur régulière et pas brutale - Longueur variable ce qui peut nous permettre d envisager beaucoup de projet suivant l emplacement. Avec quel matériel créer le corps de chauffe? Le caisson: Je vous passe le détail qui explique que le capteur vitré est plus intéressant que le capteur non vitré, ce qui implique que notre système de corps de chauffe devra non seulement être réverbérant (miroir vers le tuyau centrale), mais aussi vitré à l endroit d arrivé des rayons pour une perte minimum de la chaleur: L idée est de faire rentrer la chaleur au maximum en n en faisant le moins partir: Nous prendrons un verre d épaisseur 3mm que l on peut trouver dans beaucoup de magasin de bricolage (à la découpe du bois et du verre) à la taille souhaité. Le verre:

6 Voici un graph qui présente le rendement de la surface d entrée pour trois type de capteur: Sous vide (quasiment impossible à faire pour moi), Vitré, et non vitré; On voit bien une nette différence entre le vitré et le non vitré! Le tuyau de chauffage: Voici ci-dessous un détail pouvant vous intéresser: On préfèrera alors le cuivre pour le tuyau principal du corps de chauffe. Par contre, il faut prévoir de l isolation pour éviter toute perte par le dessus; Les experts préconisent de la mousse polyuréthane, facile d emploi et résistant à des températures les plus élevés, ou encore les fibres minérales tel que la laine de verre et la laine de roche. Bannir tout de suite le polystyrène qui a tendance à fondre à 80 C! Le liquide caloporteur: Le système devant être à l extérieur été comme hiver, il est donc primordiale d avoir un liquide caloporteur qui ne gèlera pas! Nous prendrons alors de l huile, mais laquelle? Type d huile: T d ébullition (etat gazeux > T ) T de gel: (état solide < T ) Arachide 220 C +3 avocat 220 carthame 200 colza tournesol olive Vidange de voiture (5/40) Env

Nous utiliserons de l huile de vidange 5W40, rappelons que 5 et 40 sont les coefficients de viscosité, 40 à froid et 5 à température de moteur chaud de voiture (entre 80 et 90 ) suivant la

7 Nous utiliserons de l huile de vidange 5W40, rappelons que 5 et 40 sont les coefficients de viscosité, 40 à froid et 5 à température de moteur chaud de voiture (entre 80 et 90 ) suivant la température extérieur et le type de voiture De plus, notons que l huile étant plus léger que l eau, le système ne sera que plus avantagé. II) Les formules de calculs: L idéale serait d avoir une formule qui permettrait d obtenir la surface du 1 er capteur solaire, ainsi que l endroit ou doit se trouver le corps de chauffe (relié au second capteur solaire). Ce que nous allons tenter de faire; La courbure des réflecteurs principaux:

8 Rappelons que la formule de la parabole que doit dessiner le premier capteur solaire est Y=x²/4A Puissance utile: La puissance utile (Eu) est celle qui permet de réchauffer le débit de fluide caloporteur m de la température d entré à la température de sortie: Eu= m Cp (T sortie - T d entré) Capacité thermique massique: La capacité thermique massique est déterminé par la quantité d énergie à apporter par échange thermique pour élever s un Kelvin (ou C) la température de l unité de masse d une substance. C est donc une grandeur égale à la capacité thermique rapportée à la masse du corps étudié. Voici ci-dessous quelques valeurs:

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