CHAUFFE EAU SOLAIRE

PRESENTATION :
L'énergie solaire est l'une des plus facilement exploitables, elle est en outre inépuisable, comme la plupart des énergies douces, elle donne à l'usager la possibilité de subvenir sans intermédiaire à une partie de ses besoins. Ses applications sont nombreuses et variées : le chauffage des habitations, des piscines, des serres, , la production d'eau chaude sanitaire, la distillation de l'eau, le four solaire, le pompage de l'eau ou la production d'électricité.
Mais elle n'est pas douce parce que solaire, autant les petites centrales solaires permettront aux villages ou aux petits groupes de population de produire eux mêmes l'essentiel de l'énergie dont ils ont besoin, autant les grandes centrales resteront dans la ligne de production toujours plus centralisée de notre système.
Parmi toutes les utilisations possibles de l'énergie solaire, le chauffage de l'eau à usage domestique est l'une des plus immédiates et des plus simples. C'est aussi l'une des plus répandues, plusieurs millions de chauffe eau solaires sont en services dans le monde, en particulier au Japon, en Israel, en Australie . En France, il existe plus de trente fabricants d'insolateurs et de chauffe eau solaires, les dessins abondent, les plans aussi pour faire soi-même, on en parle beaucoup, et il s'en fabrique de toutes sortes.
Mais si le principe en est simple , la mise en pratique présente de nombreux pièges qui sont souvent sources de désillusions. Par ailleurs l'énergie solaire est assez diluée, ce qui amène en général à utiliser de grandes surfaces de captation. Nous verrons que pour chauffer, par une journée moyenne, 200 litres d'eau à 60 degrés il faut dans une région ensoleillée de la France, environ quatre mètres carré de capteur bien conçus et bien fabriqués.



SYSTEME DE CHAUFFAGE SOLAIRE :
Un système de "chauffage solaire" se compose en général de trois parties:
- La Captation.
- Le Stockage.
- La Distribution.
Pour le chauffe eau , la distribution est celle de l'installation existante, le système solaire s'intercalle entre l'arrivée du réseau et l'organe de chauffe traditionnel ( le fluide de chauffe est de l'eau).
La captation du rayonnement solaire en vue du chauffage de l'eau à usage domestique utilise le plus souvent :
- Les propriétés du corps noir.
- L'effet de serre.
Dans le chauffe eau le plus simple, captation et stockage sont groupés.
Ce système est compact et rustique, mais le rendement est faible.
Le chauffe eau avec captation et stockage séparés, ils sont plus chers, mais leur rendement est meilleur.
Exemple: Pour assurer environ 70% du chauffage d'une villa de 100m², il faudra 40à 50m² de capteurs
.
L'INSOLATEUR PLAN A EFFET DE SERRE :
C'est un appareil simple qui capte par une surface plane et fixe le rayonnement direct et diffus qui est immédiatement absorbé et transformé en chaleur. La température obtenue va de quelques degrés au dessus de la température ambiante à quelques dizaines de degrés au dessus de la température ambiante( effet de serre simple ou double).
Pour augmenter la tempérarture d'équilibre atteinte par l'eau, il faut diminuer les pertes. On y arrive en plaçant une vitre au dessus de l'eau et calorifugeant le récipient au mieux.
Un insolateur sera constitué :
- d'un surface absorbante ou absorbeur.
- d'une isolation thermique latérale et arrière.
-d'une couverture transparente en avant de l'absorbeur.
- d'un circuit de fluide situé sous l'absorbeur et destiné à évacuer les calories produites vers le lieu d'utilisation ou d'accumulation.

CAPTEURS PLANS POUR CHAUFFAGE DE L'EAU DOMESTIQUE :
Les Chauffe eau constitués :
- d'un capteur plan à effet serre.
- d'un réservoir de stockage de l'eau chaude.
- d'un circuit de tuyauteries du capteur vers le réservoir.
L'eau chauffé dans le capteur, est envoyée dans le réservoir de stockage, elle est remplacée dans le capteur par de l'eau froide, qui s'échauffe à son tour et ainsi de suite...
La circulation de l'eau dans le circuit doit être continue tant qu'il y a du soleil et de l'eau à réchauffer.

MODE DE FONCTIONNEMENT DU CHAUFFE EAU SOLAIRE :
Dans son trajet insolateur, réservoir, insolateur, l'eau pourra circuler d'elle même(circulation naturelle), ou être entrainée par une petite pompe( circulation forcée). Les positions relatives de l'insolateur et du réservoir sont essentielles pour décider du fonctionnement de l'ensemble.

1)- FONCTIONNEMENT PAR THERMOSIPHON ( Circulation naturelle).
Le Principe : L'eau s'échauffe dans le capteur, étant plus légère que l'eau froide à volume égal, l'eau chaude monte, l'eau plus froide dans le bas du ballon descend etc..., ainsi la circulation de l'eau se fait d'elle même.

2)- FONCTIONNEMENT AVEC CIRCULATEUR ( circulation accélérée).
Le principe: On fait appel à un circulateur électrique (type chauffage central, ) pour faire circuler l'eau. Ce circulateur donne au circuit une charge beaucoup plus importante qu'en thermosiphon, la vitesse de l'eau est donc plus grande, cela permet d'utiliser des tuyaux de plus petits diamètres, ainsi un même circulateur placé dans un circuit court et simple fournira bien évidemment un débit plus important que dans un circuit long et tourmenté.

LE PROBLEME DU GEL :
Comme pour tous les circuits de fluide en plein air , il faudra prévoir une protection contre le gel, pour éviter de faire éclater l'insolateur et les conduites en hiver la nuit. Or pour un insolateur la sensibilité au gel est accrue par le rayonnement propre de sa surface absorbante, il peut ainsi se produire à quelques degrés au dessus de 0°C.
Il existe trois solutions possibles comme suite :
- vider le circuit pendant les périodes où le gel peut se produire.
- mettre de l'anti gel dans le circuit.
- utiliser pour le circuit un matériau qui supporte des dilatations dûes au gel.

CONCLUSION :
Pourquoi faudrait il consommer danx dix ans deux fois plus d'énergies qu'aujourd'hui?
Surconsommation, gaspillage, épuisement des sources d'énergie les plus accessibles, jusqu'à quand cela peut il durer ?
Le pari nucléaire peut il costituer une répons?, face à ses problèmes, un mouvement s'est dessiné en faveur des énergies douces, énergie solaire, éolienne, géothermie, etc....