Depuis plusieurs décennies, l'énergie électrique est devenue indispensable dans nos activités quotidiennes. Cependant, la production de cette dernière nécessite l'utilisation d'autres sources d'énergie appelées sources premières, qui sont classées en deux catégories, à savoir : renouvelables et non renouvelables. Une énergie est dite renouvelable lorsqu'elle provient des sources que la nature renouvelle en permanence, telle que l'énergie issue du soleil, de l'eau, de la biomasse ou de la géothermie ; par opposition à une énergie non renouvelable dont les stocks s'épuisent au fil du temps, tels que : l'énergie issue de l'uranium, du pétrole, ou toute autre source d'énergie non renouvelable.
Sommaire
Introduction
Principe de fonctionnement d'un chauffe-eau solaire
Modélisation et dimensionnement du chauffe-eau solaire
Modélisation du chauffe-eau solaire
Dimensionnement du chauffe-eau solaire
Optimisation d'un chauffe-eau solaire
Optimisation par dimensionnement du capteur solaire
Optimisation du rendement d'un capteur plan à partir de l'angle d'inclinaison
Conclusion
Introduction
Principe de fonctionnement d'un chauffe-eau solaire
Modélisation et dimensionnement du chauffe-eau solaire
Modélisation du chauffe-eau solaire
Dimensionnement du chauffe-eau solaire
Optimisation d'un chauffe-eau solaire
Optimisation par dimensionnement du capteur solaire
Optimisation du rendement d'un capteur plan à partir de l'angle d'inclinaison
Conclusion
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Extraits
[...] La classification des formes de serpentin doit être favorable pour avoir un bon rendement lors de la réalisation d'un capteur thermique. III-2-2-4. Isolation Afin de limiter les pertes thermiques de l'enceinte du capteur, on peut placer une ou plusieurs couches d'isolants qui doivent résister aux températures élevées. L'absorbeur doit transmettre l'énergie captée au fluide caloporteur en évitant les pertes thermiques par conduction, convection et rayonnement des différentes parties périphériques vers l'extérieur. En accolant l'isolant et le coffre telles leurs surfaces sont lisses autant que possible, la formation de la lame d'air qui favorise les pertes est évitée. [...]
[...] Il ne doit pas être trop mince, dans le cas des métaux (cuivre, l'acier inoxydable, aluminium) qui sont de bons conducteurs thermiques. En général, un absorbeur est efficace lorsqu'il a une bonne absorptivité et une faible émissivité. Cependant, les surfaces métalliques sont réfléchissantes de la lumière, d'où perte d'énergie. Pour résoudre ce problème, les domaines métalliques doivent être recouvertes d'une surface sélective qui, d'une part, absorbe le rayonnement solaire de courtes longueurs d'onde avec un rendement élevé et le transforme en IR et qui, d'autre part, ne perd que très peu d'énergie du rayonnement IR. [...]
[...] Dans l'idéal, il faut orienter les capteurs solaires plein Nord et nous avons pris l'inclinaison moyenne annuelle du soleil qui est de l'ordre de 40° pour réduire les pertes de flux au minimum (Cela favorise la production en hiver puisque les rayons du Soleil sont plus bas en hiver). Il est aussi important de déterminer une inclinaison optimale pour le mois le moins ensoleillé. Ainsi, si le rendement est optimisé pour ce mois de faible rayonnement, il en est de même pour les autres mois plus généreux Figure 4 : Hauteur du Soleil par rapport à l'horizontale au cours de la journée et de l'année . III-2. Dimensionnement du chauffe-eau solaire III-2-1. [...]
[...] Figure 3 : Coupe du capteur plan étudié -Les dimensions de la tuyauterie : : Le diamètre interne de la tuyauterie. De : Le diamètre externe de la tuyauterie. : L'intervalle entre deux tuyaux, où w est la moitié de cet intervalle. p : Pas entre deux tuyaux, où p = De + 2 w. -Les dimensions de la Surface absorbante : L : La longueur de la surface absorbante. La largeur de la surface absorbante. : La température d'entrer du fluide caloporteur. [...]
[...] - : Débit massique par unité de surface du capteur : III-1-2. Transfert thermique au niveau d'un chauffe-eau solaire Figure 3 : Schématisation des flux convectifs dans un capteur solaire vitré Le bilan thermique résultant et ayant lieu au niveau de la paroi absorbante s'écrit : Qsa = Qu+ Qst+ Qp Où Qsa : le flux solaire absorbé en [W/m2 Qp: le flux perdu à travers l'isolation en [W/m2 Qu: le flux utile transmis au fluide caloporteur en [W/m2 Qst : le flux stocké dans le capteur [W/m2 Soit Qst, l'énergie stockée par seconde dans le capteur ou flux stocké, son expression est telle que : Où Me : la masse d'eau du capteur, Ce : la chaleur massique de l'eau, dT : la variation de la température de l'absorbeur. [...]
