Bonjour à tous!
Je me casse la tête pour calculer la température à la sortie d'une tuile solaire servant à chauffer une piscine.
Peut-être pouvez-vous m'aider??
J'aimerais poser 20m2 de capteur thermiques sans vitrage avec une capacité de 20kJ/m2 et un débit de 40l/h m2.
L'eau circule en continu avec une temp. de 20 degrés à l'entrée. Je suis plein sud, avec inclinaison des panneaux de 15 degrés.
Quelle température puis-je espérer a la sortie des tuiles? Merci d'avance de votre aide!
Bonjour,
Sachant que la chaleur spécifique de l’eau est de 4180 J/litre*K, tu peux calculer l’élévation de température.
Le savoir doit beaucoup à l'imagination.
bonjour,
je vais te donner la réponse exacte : ça dépends. Ca dépends de la vitesse du vent(capteurs non vitrés) , ça dépends de ensoleillement, ça dépends du débit du fluide que tu fais circuler. Si c'est uniquement pour tiédir la piscine les nappes en epdm conviennent très bien, mais il est toujours possible de se compliquer la vie....
yves
Merci, mais j'arrive a un delta t de 2.38 pour 20m2... Donc problème selon moi... Il faut que je refasse les calculs lorsque je serai plus reposé..
Bonjour,
Je te rassure, pour 20 m2 de capteur, un débit d’eau de 40 l/h, lorsque les conditions climatiques permettent de récupérer 20 kJ/m2, le ΔT entrée sortie d’eau est bien de 2.4°C.
Si 20 kJ/m2 correspondent bien à la capacité max, dans la pratique, le ΔT ne peut qu’être plus faible
Le savoir doit beaucoup à l'imagination.
Je me trompe peut-être, mais revoyons les calculs :
20m2 reçoivent un flux solaire de 300W/m2 soit 6000 W
Admettons , par grand beau temps ensoleillé sans vent , un rendement de 25% soit 1500W pour une surface sans vitrage
Capacité calorifique d'un litre =1,16 Wh°C
avec 40l par heure d'eau entrant à 20°C , l'eau devrait ressortir avec un delta T de 33°C soit 53°C
on est loin des 2.4°C ..
me gouré -je ?
Mais Mica parle de 40l/h d'eau PAR m2 , soit 800L /h , ce n'est plus le même calculPS : Tu as bien dit 20m2 et 40l/h
Dans les mêmes hypothèses de rendement (25%) le delta T serait de 1.6 à 2 °C pour 800m3/h d'eau en sortie de capteur ..
Avec 40% pour cent de rendement , la température devrait augmenter de 3°C environ .
Désolé , pas d'abaques de T° sous la main pour ce type de capteur
Bonjour,
J’ai retenu les hypothèses suivantes :
Il y a 20 m2 de capteurs qui ont une capacité thermique max de 20 kJ/m2
Soit un total de 20 000 x 20 = 400 000 J = 111 Wh
Le débit d’eau total pour les 20 m2 est de 40 l/h m2
La capacité thermique des 40 litres est de 40 x 1.16 = 46,4 Wh/K
L’élévation de temperature d’eau est de 111 / 46.4 = 2.39 °C
Mica1971 a fait les mêmes calculs ! !
Il faut effectivement:
- Soit consolider les hypothèses ci-dessus,
- Soit en établir d'autres avec plus de rigueur, pour qu'il n'y ait aucune interprétation possible
Le savoir doit beaucoup à l'imagination.
Yves35 a bien résumé le problème :je vais te donner la réponse exacte : ça dépends. Ca dépends de la vitesse du vent(capteurs non vitrés) , ça dépends de ensoleillement,
Temps nuageux ou très clair , soleil au zénith , vent , température ambiante , autant de facteurs pouvant faire varier le delta de température de l'eau à la sortie du capteur
Le débit est déjà connu , 800l/h pour 20m2 .
Ce débit pourrait varier : maximum en cas de fort ensoleillement , minimum en cas de soleil voilé
Et éventuellement appliquer le coefficient de rendement de l'échangeur à plaques eau-eau , nécessaire avec des tuiles solaires en métal noirci et non en polypropylène ou epdm noir...à cause du chlore ou du brome .
Re,
Mica1971 pose une question simple : "En fonction des paramètres que je donne, quelle augmentation de températures puis-je espérer à la sortie des tuiles ? "
Dire que l’augmentation de la température varie en fonction des conditions climatiques, il doit s’en douter !
Dire que le débit d’air pourrait varier, il doit sen douter !
Pour les performances thermiques de l’échangeur, on peut imaginer qu’elles sont données par le fabricant.
Le savoir doit beaucoup à l'imagination.
Merci à tous pour vos calculs. Je dis peut-être une c.. Mais le delta t de 2.39 calculé par cornychon et moi, c'est si les panneaux sont montés en parallèle. S'ils sont montés en série (10 panneaux de 2m2, ça va donner un delta t plus vers les 10-13 de herakles que vers 2???? Vu que le débit serait de 40l pour 20m2?? Erreur de raisonnement de ma part???
Il est préférable de monter les capteurs en parallèle (boucle de tikelman) plutôt qu'en série à cause des pertes de charge .
Le débit étant alors divisé entre les capteurs réunis en // , la température est la même pour chaque panneau , la collecte mieux répartie
En série : les derniers panneaux seraient trop chauds et le rendement catastrophique , sans parler de la surconsommation au niveau de la pompe .
En estimant à un rendement de collecte de 200W/m2 par grand beau temps ensoleillé ( flux solaire environ 600 W/m2 au sol ),
pour 40l/m2 et par heure , soit 800 L pour les 20m2 , le delta de T° peut être estimé entre 4 et 5°C
Pour augmenter le delta , réduire le débit d'eau à 400l/h , l'eau entre à 20°C et sortira à 28~30°C ..
Pas eu le temps de chercher une abaque pour des capteurs plans sans vitrage
On parle ici d'eau , mon cher ..Dire que le débit d’air pourrait varier, il doit sen douter !
Bonjour,
@ herakles
Un capteur thermique d’une capacité de 20 kJ/m2 ça veut dire quoi ?
Le savoir doit beaucoup à l'imagination.
poses la question à MicaUn capteur thermique d’une capacité de 20 kJ/m2 ça veut dire quoi ?
Apparemment , mica a repris cette expression d'une documentation commerciale un peu fantaisiste ..
Normalement, on évoque les collectes moyennes mensuelles par m2 de capteur , soit par exemple 5.8 kWh/m2 jour en Juillet pour un capteur à air ou à eau , vitré , incliné de 40° orienté SUD , région parisienne...
Bonjour,
Pour ceux qui nous lisent, juste une petite synthèse de ce qui a été dit:
Il est bon de rappeler qu’une hypothèse est une proposition ou une explication que l'on se contente d'énoncer sans prendre position sur son caractère véridique. On ne peut ni affirmer ni nier quoi que ce soit.
En #6, herakles dit, « revoyons les calculs », un peu plus loin, « Ce n’est pas le même calcul »
En fait, ce sont les mêmes calculs !
Sans le preciser, ce sont les hypothèses de calcul données par Mica1971 et reprises par cornychon en #5 qu’herakles change.
Il remplace 5.5 W/m2 par 75 W/m2 (1500 / 20)
Il remplace 40 l/h par 800 l/h
En # 11, herakles remplace les 75 W/m2 qu’il donne en #6, par 200 W/m2.
En #13, herakles dit que l’on évoque dans la profession une collecte de 5.8 kWh/m2 jour, soit 241 W/h
C’est proche de ce qui est annoncé en #11
Le savoir doit beaucoup à l'imagination.
bonjour,
rcapteur thermiques sans vitrage avec une capacité de 20kJ/m2
ça ne veut rien dire d'autre que le vendeur maitrise mal les bases de la physique . Pas le temps de développer je pars en week end .
yves
Envoyé par yves35
Re,
De nombreux liens racontent que :
La capacité thermique désigne la quantité théorique maximum de chaleur que le capteur peut absorber.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Capacit%C3%A9_thermique
http://thiers.stephane.free.fr/repco...EPF2010.P2.pdf
Le savoir doit beaucoup à l'imagination.
Bonjour cornychon
pour rappel , ton hypothèse comportait une erreur flagrante , celle d'estimer à 5.5W/m2 la collecte de l'énergie solaire sans sourciller !!! (ou est ce par temps nuageux ?
Les 75W/m2 sont plus proches de la réalité , mon cher ..
uniquement par grand beau temps sans vent .. faut-il le préciser en grosses lettres ?En # 11, herakles remplace les 75 W/m2 qu’il donne en #6, par 200 W/m2.
il s'agit ici de moyenne mensuelle journalière entre le lever du soleil et le coucher pour un capteur AVEC VITRAGE ,En #13, herakles dit que l’on évoque dans la profession une collecte de 5.8 kWh/m2 jour, soit 241 W/h
et non le cas évoqué en 11 : avec conditions particulières de grand beau temps sans vent sur un capteur non vitré incliné de 30% , en plein midi solaire .
Je ne voudrais pas être taquin : ton hypothèse est un tant soit peu ambigue:
Le débit d’eau total pour les 20 m2 est de 40 l/h m2 : fallait- il lire 40l/h pour les 20m2 ou à raison de 40l/h/m2 , lire plutôt 800L ?
C'est pour cette raison que j'ai donné deux résultatsque chacun prendra à sa guise
Merci qui ?
Bon weekend
interprétation inexacte de ta part ...De nombreux liens racontent que :
La capacité thermique désigne la quantité théorique maximum de chaleur que le capteur peut absorber.
la capacité thermique sert à qualifier la quantité maximum de chaleur absorbée , on est bien d 'accord , mais de là à l'appliquer aux capteurs, qui sont des collecteurs de chaleur servant à chauffer un fluide caloporteur pour diriger la chaleur collectée vers un stockage de masse : eau , galets , terre , béton ..
c'est là qu'intervient la notion de capacité thermique pour le ballon d 'eau ,la piscine, la masse de béton , le volume de terre, les galets , un forage souterrain isolé en périphérie...
Pour caractériser un capteur plan , c'est plutôt la notion de rendement dudit absorbeur , en fonction du revêtement : peinture noire ou revêtement sélectif tinox , en fonction de la géométrie : absorbeur plissé , absorbeur sous tubes à vide , de la température de l'absorbeur , du vent , de l'angle et de l'orientation , du mois considéré , du débit du fluide , du delta T entre entrée et sortie ,bref , une foultitude de facteurs où je me perds quelquefois .
Nulle part , dans aucune documentation sérieuse , on n'évoque la "capacité thermique maximale " , pas plus que dans les liens que tu as donné .. et sur ce point , je rejoins Yves35 qui a donné la bonne explication , à savoir document commercial peu sérieux .
Bonne aprèm !
Re,
pour rappel , ton hypothèse comportait une erreur flagrante , celle d'estimer à 5.5W/m2 la collecte de l'énergie solaire sans sourciller !!! (ou est ce par temps nuageux ?)
Les 75W/m2 sont plus proches de la réalité , mon cher ..
interprétation inexacte de ta part ...
la capacité thermique sert à qualifier la quantité maximum de chaleur absorbée , on est bien d 'accord , mais de là à l'appliquer aux capteurs, qui sont des collecteurs de chaleur servant à chauffer un fluide caloporteur pour diriger la chaleur collectée vers un stockage de masse : eau , galets , terre , béton ..
c'est là qu'intervient la notion de capacité thermique pour le ballon d 'eau ,la piscine, la masse de béton , le volume de terre, les galets , un forage souterrain isolé en périphérie...
Pour caractériser un capteur plan , c'est plutôt la notion de rendement dudit absorbeur , en fonction du revêtement : peinture noire ou revêtement sélectif tinox , en fonction de la géométrie : absorbeur plissé , absorbeur sous tubes à vide , de la température de l'absorbeur , du vent , de l'angle et de l'orientation , du mois considéré , du débit du fluide , du delta T entre entrée et sortie ,bref , une foultitude de facteurs où je me perds quelquefois .
Nulle part , dans aucune documentation sérieuse , on n'évoque la "capacité thermique maximale " , pas plus que dans les liens que tu as donné .. et sur ce point , je rejoins Yves35 qui a donné la bonne explication , à savoir document commercial peu sérieux .
!
L’hypothèse de 5.5 W/m2 n’est pas celle de cornychon. C’est celle donnée dans l’énoncé du problème.
Que cette hypothèse te semble irréaliste, c’est une autre histoire ! !
Il y a peut être une erreur de virgule ! ! 55 W/m2 serrait plus proche de tes estimations !
L’avantage des hypothèses, c’est que par définition, elles ne doivent jamais être interprétables ou ambigües, il y a bien 40 l/h pour 20 m2.
Si tu veux dire qu’il serrait préférable de prendre 40 l/h par m2, pourquoi pas ! Mais c’est dans le cadre d'une autre hypothèse !
Prendre des valeurs à sa guise, pourquoi pas, mais pas dans le cadre d’une hypothèse existante!
Pourquoi ne pas l’appliquer aux capteurs ?
Comme tu l’indiques, par construction, un capteur solaire est caractérisé par de nombreux paramètres inconnus par l’utilisateur.
Le terme rendement lié à la multitude de conditions d’utilisation ne me choque pas.
Ceci dit, lorsqu’on réuni les conditions d’utilisation et l’ensoleillement les plus favorables, un capteur arrive inévitablement à une capacité thermique maximum.
Qu’un fabricant l’évoque n’est pas une mauvaise chose. Ca permet de connaitre au moins les performances limites au delà desquelles on ne peut aller. On sait que l’on ne peut espérer plus.
Pour ce qui est de la documentation commerciale, je ne sais pas si elle est sérieuse ou pas, je ne l’ai pas vu !
Je connais uniquement l’énoncé du problème donné par Mica1971 !
Le savoir doit beaucoup à l'imagination.
Il serait plus judicieux parler de "saturation" d'un capteur qui n'évacue pas assez vite ce qu'il reçoit d'un soleil par temps exceptionnel sans vent et en raison d'un problème de débit , d'un circulateur limité en puissance , de la saturation d'un ballon trop petit , avec pour conséquence la surchauffe du capteur .Ceci dit, lorsqu’on réuni les conditions d’utilisation et l’ensoleillement les plus favorables, un capteur arrive inévitablement à une capacité thermique maximum.
Bonne soirée !
Pourquoi pas, Je suis d’accord avec toi !
Pardon de faire la réponse suivante
Effectivement, lorsque le capteur arrive à sa capacité thermique maximum, il sature !
Bonne soirée, merci pour ta patience ! !
Le savoir doit beaucoup à l'imagination.
Bonjour
Pour répondre à ta question il faudrait disposer des caractéristiques des capteurs ; aurais tu un lien par hasard ?
Il faut aussi ta localisation (approximative).
Un capteur possède une température limite (qui est fonction des conditions), mais il ne "sature" pas, à moins que le débit d'eau soit coupé sur celui ci, et le terme reste assez mal choisi.
Dernière modification par Boumako ; 07/06/2015 à 16h59.
Salut,
Considérer un débit de 40l/h pour 20m² soit 2l/h/m² ou un peu plus de 3cl/min/m² c'est vraiment minuscule (même pour des insolateurs peu performants), un léger goutte à goutte!
Autant dire que le système est à l'arrêt (ou presque), juste un micro phénomène de thermo-circulation!!!
Dernière modification par AD 44 ; 08/06/2015 à 09h20.
mon secret? ... Ne rien dire.
Bonjour
Je vois que ma question suscite pas mal de discussions...
Voici en pj le résumé d'un organisme s'occupant de tests de panneaux solaires.
Je suis étonné lorsque vous dites que c'est pas très scientifique de parler de capacité thermique; c'est un institut d'une Haute Ecole qui a fait le test et ils parlent quand même de capacité thermique en 8.8kJ/K!?! Dans les explications du fabricant, par contre, ils se mélangent un peu les pinceaux: j'ai vu 20kj/m2 et ailleurs, ils parlent de 30kj/K.
Du coup, tout ce mélange n'aide pas mes notions de thermodynamiques qui datent de fort longtemps...
bonsoir,
le SPF est un des leader mondiaux de mesure de composants et systèmes solaires . Aucun doute sur leurs mesures et protocoles qui sont de qualité . Le problème est de savoir ce que vient faire cette histoire de capacité thermique comme critère de choix... s'agit il d'un argument mis en avant par le vendeur? (ce qui n'a aucun intérêt) ou avez vous relevé vous même cette donnée sur le banc de mesures du spf pour décider de votre choix?
Pour ce qui est du calcul qui vous préoccupe cela ne sert à rien isolément . Si vous lisez bien les mesures, il s'agit de la chaleur qu'il faut pour monter d'un °K la tôle de l'absorbeur et elle seule ,sans le liquide caloporteur. Liquide qui a une capacité thermique sans doute supérieure au seul absorbeur (à la fois parce qu'il est plus lourd et qu'il y a 66% d'eau).
L'absorbeur dont il est question est un peu particulier et représentatif d'une technologie obsolète . Il s'agit en gros de deux feuilles de métal mis en forme de manière à faire un circuit de collecte (remplace un serpentin) et soudées entre elles, un peu comme certains radiateurs de chauffage (pas ceux en fonte) . J'imagine cette description à partir de la pression max de service (3 bars, avec un serpentin on va facilement au delà de 10 bars).
Le principal problème de cette technologie est que c'est trop compliqué pour faire du chauffage piscine et pas assez pour faire de l'ecs et de l'appoint chauffage . C'est pratiquement le même travail de mise de œuvre qu'un capteur classique et sans doute des coûts voisins pour un apport d’énergie modéré .Alors qu'un installation solaire conventionnelle fait un appoint chauffage et 60 à 80 de l'ecs et en prime chauffe la piscine gratos .
exemple:
http://sebasol.ch/realisations.asp?id=649
yves
Dernière modification par yves35 ; 09/06/2015 à 20h25.
Pour répondre à la question initiale il suffit d'utiliser les courbes de la doc fournie.
Prenons par exemple une irradiance de 1000W/m², un vent de 3m/s. Pour un panneau on sait que la puissance reçue varie entre un maximum hypothétique de 1.8kW (pour une élévation de température nulle, donc un débit infini) et 0kW pour une différence de température entre l’ambiant et la température d'eau moyenne de 50°C, t° moyen étant égal à (t° entrée + t° sortie) / 2
Sous la forme d'une équation puissance = 1.8 - 0.036 * Dt moyen
On sait également que la température de sortie est égale à t° entrée + puissance / (débit * Cp eau)
Il ne reste plus qu'à résoudre ce système d'équations pour connaitre la température de sortie.
bonsoir,
également le SPF commercialise un excellent simulateur d'installations solaires : POLYSUN . Tu entres les caractéristiques du capteur, la localisation ,le récepteur de chaleur l'inclinaison ,l'age du capitaine etc... et tu as mois par mois la production solaire . la surface optimale etc...
http://www.solarenergy.ch/Polysun.67.0.html?&L=7
yves
