Solaire thermique

[Kley]

Salut à tous.
Suite à la lecture de quelques articles traitant du sujet des panneaux solaires thermiques, j’ai quelques questions.
Voila

Le rayonnement infrarouge se propage dans l’air sans perte d’énergie.

Lorsque vous fermez complètement les vitres de votre voiture et que vous les exposez au soleil, la chaleur pénètre à l’intérieur de la voiture, mais ne peut s’en échapper parce
qu’elle y est emprisonnée.

Selon le premier énoncé, je comprends que dans l’exemple de la voiture le réchauffement de l’atmosphère intérieur (voiture) se fera par convection (du au gradient de température qui existe entre les objets absorbant et l’environnement intérieur) et non par absorption des rayons infrarouges émis par les corps noires ?

Dans le cadre des panneaux solaires thermiques :

Pour absorber au maximum l’énergie rayonnée du soleil, il suffit d’une surface plane placée de façon judicieuse ; cette surface doit être douée du coefficient d’absorption de la couche superficielle le plus élevé possible. Les meilleurs coefficients sont de l’ordre de 0,95. Seules les couleurs foncées permettent d’obtenir des valeurs aussi élevées, l’idéal étant le noir évidemment. Pour limiter les pertes par réémission de rayonnement infra-rouge, il importe que l’absorbeur possède aussi la propriété d’émissivité superficielle la plus faible possible (valeur inférieure à 0,15).

Pourquoi un faible coefficient d’émission ? puisque cette énergie thermique est de tout façon emprisonné dans l’espace annulaire (Corps noir - Corps opaque à l’infrarouge).

le contact entre les tuyaux véhiculant le fluide et la plaque absorbante doit être très intime

Le fait d’insister sur le contact entre les tuyaux et la plaque absorbante sous entend que le gain en chaleur des tuyaux se fait en grande partie par conduction thermique avec la plaque ? mais les tuyaux sont bien eux même absorbant des rayons du soleil, n’est ce pas suffisant ?

Merci de vos réponses.
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[Zozo_MP]

Bonjour

J'ai l'impression que votre question serais plus appropriée ici
http://forums.futura-sciences.com/ha...ion-chauffage/

Cordialement

[f6bes]

Bj rà toi,
Sans perte d'énergie : le MEME rayonnement iNFRAROUGE à 1000 kms du Soleil et à 100 000 kms, c'est SUREMENT pas pareil !! Donc perte .

"Emprisonné" certes, mais vaut mieux que les calories RESTENT là ou elles doivent etre que d'etre "réémises" dans l'AIR emprisonné.

Si tu APPORTES des calories SUPPLEMENTAIRES via les plaques absorbantes ce n'est que mieux.
Chauffer SEULEMENT (au pif) 0.1 m2 de tuyau c'est pas pareil que de chauffer 0.1 m2 de tuyaux +APPORT calorifique de 1.5 m2 de plaques.
Tu récupéree bien PLUS sur une surface plus grande .

A+

[DAUDET78]

le MEME rayonnement iNFRAROUGE à 1000 kms du Soleil et à 100 000 kms, c'est SUREMENT pas pareil !! Donc perte .

Une surface de 1M² à 100.000 Km du soleil reçoit plus d'énergie qu'une surface de 1M² à 1.000.000 Km du soleil ... à cause des calculs d'angles solides
http://fr.wikipedia.org/wiki/Sph%C3%A8re
La surface d'une sphère c'est 4*Pi*R²
Donc la plaque à 1.000.000 Km reçoit 100 fois moins d'énergie que celle à 100.000 Km . Mais il n'y a pas de perte, il y a diminution du flux ... et on peut mettre 100 fois plus de plaque!

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Bjr Daudet,
Disons qu'on peut appeler cela " l'effet tromblon" en terme imaginaire !
La meme QUANTITE de "plombs" se répartie sur une PLUS GRANDE surface au fur et à mesure de l"éloignement . On peut dire "diminution de densité", c'est en ce sens (mal exprimé) que j'ai parlais de perte.

Il y a bien qq part "diminution" de qq chose .

Effectivement on peut MULTIPLIER la surface par cent, suffit d'avoir la place !!

Bonne fin d'A.M.

[invitee0b658bd]

bonsoir,

Pourquoi un faible coefficient d’émission ? puisque cette énergie thermique est de tout façon emprisonné dans l’espace annulaire (Corps noir - Corps opaque à l’infrarouge).

le corps n'est pas trés opaque à l'infrarouge, il en laisse passer une partie qui est perdue.
de plus "lle corps" , du verre generalement absorbe aussi un peu les infrarouges donc en reemet vers l'exterieur
alors autant limiter les pertes.

Le fait d’insister sur le contact entre les tuyaux et la plaque absorbante sous entend que le gain en chaleur des tuyaux se fait en grande partie par conduction thermique avec la plaque ? mais les tuyaux sont bien eux même absorbant des rayons du soleil, n’est ce pas suffisant ?

je crois que si on savait faire des tuyaux trés trés plats qui permettent un bon ecoulement regulier etc... il serait en effet preferable que le tuyau soit la plaque.
comme on ne sait pas faire cela on disocie la fonction de capteur de celle de tuyaux

pour etre plus precis il faudrait savoir de quel type de capteurs tu parles, capteurs plan ou capteurs à tube ?
fred

[Kley]

"Emprisonné" certes, mais vaut mieux que les calories RESTENT là ou elles doivent etre que d'etre "réémises" dans l'AIR emprisonné.

De tout façon les infrarouges seront instantanément réfléchis par le corps opaque (vitre) et réabsorbé par cette plaque.. ?

Tu récupéree bien PLUS sur une surface plus grande .

Oui en fait, le but recherché est l’accroissement de la surface d’absorption (qui permet la multiplication de l’énergie capter par rayonnement).

J’aimerais avoir votre avis sur une question :

L’auteur de cette article http://matthieu.weber.free.fr/ecolog...ire/index.html(que je remercie au passage) propose de couper la plaque absorbante en tranche de certaine largeur afin d’intercaler le tuyau entre deux tranches et ainsi accentuer le transfert de chaleur par conduction.

On multiplie à priori l’apport calorifique (par conduction) par deux, mais le tuyau (couvert par la plaque) n’est plus exposé "directement "au rayonnement : perte de se point de vue ?

Au final cette manière d’assemblage comparé à la fixation habituelle du tuyau en serpentin normalement sur la plaque est plus "performante" ?

[invitee0b658bd]

bonsoir,
le gros probleme que me semble poser cette realisation est la creation d'un couple electrolytique entre le cuivre et l'alu.
sinon n'importe quelle methode qui donne un bon contact entre le tube et la plaque ainsi qu'une faible masse me semble bonne
fred

[Kley]

le corps n'est pas trés opaque à l'infrarouge, il en laisse passer une partie qui est perdue.
de plus "lle corps" , du verre generalement absorbe aussi un peu les infrarouges donc en reemet vers l'exterieur
alors autant limiter les pertes.

Ok.

pour etre plus precis il faudrait savoir de quel type de capteurs tu parles, capteurs plan ou capteurs à tube ?
fred

Plan

le gros probleme que me semble poser cette realisation est la creation d'un couple electrolytique entre le cuivre et l'alu.

la degradation est rapide ? on pourrait choisir du cuivre-cuivre ça serait mieux?

sinon n'importe quelle methode qui donne un bon contact entre le tube et la plaque ainsi qu'une faible masse me semble bonne

d'accord mais je peux avoir quelques arguments sur cela stp..

a+

[invitee0b658bd]

bonsoir,

la degradation est rapide ? on pourrait choisir du cuivre-cuivre ça serait mieux?

tu as quelques marins qui ont eu des souvenirs cuisants de menue monaie tombée au fond d'un bateau alu.
si tu construit un capteur pour 3 mois, tu ne devrais pas avoir trop de surprises, aprés cela dépend d'enormément de parametres.
cuivre/cuivre c'est parfait.

d'accord mais je peux avoir quelques arguments sur cela stp..

on va d'abord poser un peu la problematique de ce type de capteurs.

ce qu'on cherche à obtenir c'est de la chaleur exploitable ( donc une temperature élevée en sortie de capteur)
Les pertes dues au capteur sont directement liées à la temperature interne.
la temperature interne est egale a la temperature de sortie de l'eau + les problemes de transmition de la chaleur entre le capteur et le fluide.

les problemes lies à la transmition de la chaleur dans le capteur vont influer sur la temperature de sortie et sur les pertes
c'est donc à traiter en priorité.
pour reduire ces problemes, il faut le contact le plus etroit possible entre le capteur et les tuyaux
le mieux c'est la soudure, mais elle pose aussi un certain nombre de problemes ( dans le cas de revetements tinox entre autres)
aprés vient le sertissage
et puis, a suivre toutes les autres methodes.

Une solution qui n'est pas aberrante et economique c'est le radiateur de chauffage central type "panneau"
fred

[f6bes]

on pourrait choisir du cuivre-cuivre ça serait mieux?

Bjr à toi,
Tu a le capteur (trop) "pas cher" et le capteur "luxueux" !!
Tu connais le prix du Cuivre ??

Certains (fortunés) n'hésitent pas à faire des gouttiéres et chenaux en cuivre !
C'est juste une question de moyen financier.

Donc cuivre/cuivre faut AUSSI que le constructeur trouve la "clientéle" vis à vis de son CONCURRENT.
C'est tout .

Bonne journée

[Kley]

Re.

Les pertes dues au capteur sont directement liées à la température interne.

Que désigne la T interne.

Une solution qui n'est pas aberrante et économique c'est le radiateur de chauffage central type "panneau"

Oui,ça rejoint ce que tu disais plus haut.

je crois que si on savait faire des tuyaux très trés plats qui permettent un bon ecoulement regulier etc... il serait en effet preferable que le tuyau soit la plaque.

C'est juste une question de moyen financier.

Ok.

Je voudrais revenir sur ce point, qu’en pensez-vous ?

On multiplie à priori l’apport calorifique (par conduction) par deux, mais le tuyau (couvert par la plaque) n’est plus exposé "directement "au rayonnement : perte de ce point de vue ?

Bonne journée

A toi de même.

[Kley]

le corps n'est pas trés opaque à l'infrarouge, il en laisse passer une partie qui est perdue.
de plus "lle corps" , du verre generalement absorbe aussi un peu les infrarouges donc en reemet vers l'exterieur
alors autant limiter les pertes.

Oui mais y a-t-il des matériaux qui allie -fort coefficient d’absorption-et –faible propriété d’émission- !!!
La définition même d’un corps noir étant :

Un corps noir parfait absorbe tout le rayonnement solaire, sa température s'échauffe puis à l'équilibre réémet la totalité de l'énergie reçue sous forme de radiations de longueur d'onde différente.

Exemple : Noir de fumée Absorption :0,96,Emission :0,90
?

[FC05]

En fait c'est un problème de longueur d'onde.

Le corps noir absorbe toute l'énergie qu'il reçoit et est aussi le corps qui va ré-émettre le plus.
Mais pour le rayonnement solaire, une majeure partie de l'énergie arrive dans le visible. Par contre à 80°C, l'énergie est ré-émise dans l'IR. Une vitre va laisser entrer la lumière visible et bloque le départ des IR ... à condition d'avoir le verre "qui va bien".

[invitee0b658bd]

bonsoir,

Exemple : Noir de fumée Absorption :0,96,Emission :0,90

tu as certain materiaux qui absorbent particulierement bien les longueurs d'onde visibles et ne reemettent que trés peu dans l'infrarouge.
certains oxydes de cuivre entre autre ( malheureusement pas ceux qui se forment naturellement sur un plaque de cuivre laissée dehors)

tu trouveras de longues discutions a ce sujet sur l'ancien forum de l'apper
fred

[Kley]

certains oxydes de cuivre entre autre ( malheureusement pas ceux qui se forment naturellement sur un plaque de cuivre laissée dehors)

Je viens de voir ça sur wikipedia absorption 0,7 émission 0,45.


J’aimerais savoir comment se comporte la laine de verre vis-à-vis des rayonnement (opacité ?).Je pose cette question parce que l’on suggère d’intercaler un matériau opaque aux infrarouges (réflexion) entre la plaque absorbante et l’isolant(laine de verre).

[invitee0b658bd]

bonsoir,
de ce que j'en sais, l'isolant le plus efficace pour le dos du panneau est du style rockfire laine de roche prévue pour les hottes de cheminée avec film alu reflecteur.
dans une telle application le reflecteur semble etre un plus.

il faut aussi veiller à ne pas laisser trop d'espace entre la vitre et le capteur, ceci afin d'eviter qu'une convection d'air puisse s'installer.
la plupart des pertes thermiques se faisant par la vitre, empecher la convection est un plus non negligeable.

On peut envisager l'usage de polyurethane si on ne monte pas trop haut en temperature.
Les pertes thermiques malheureusement importante par le vitrage font qu'il n'est pas trés utile de surdimentionner l'isolation arriere et laterale (10 à 15 cm semblent un bon compromis)
On peut envisager l'usage de doubles vitrages pour la face avant, mais ce qu'ils apportent en isolation ils le prennent en absorption et en reflexion ( cela semble une solution trés peu retenue).

je te conseille de visiter le site de retscreen http://www.retscreen.net/fr/power_pr...rmal_power.php
ou tu trouveras plein de precisions
fred

[Kley]

Merci pour ces conseils.

bonsoir,
de ce que j'en sais, l'isolant le plus efficace pour le dos du panneau est du style rockfire laine de roche prévue pour les hottes de cheminée avec film alu reflecteur.

Dans le cas des capteurs, l’utilisation de l’alu réflecteur est indispensable, les pertes seraient importantes si suppression ? (plaque absorbante+laine de verre seulement).

Les pertes thermiques malheureusement importante par le vitrage font qu'il n'est pas trés utile de surdimentionner l'isolation arriere et laterale (10 à 15 cm semblent un bon compromis)

J’ignorais qu’elles étaient considérables.

[invitee0b658bd]

bonjour,

Dans le cas des capteurs, l’utilisation de l’alu réflecteur est indispensable, les pertes seraient importantes si suppression ? (plaque absorbante+laine de verre seulement).

je n'ai pas d'idée de l'ordre de grandeur, mais il semble logique que l'arriere du capteur emette pas mal d'infrarouges alors mettre un petit reflecteur semble logique ( une simple feuille d'alu alimentaire doit suffire)
c"est un petit plus qui coute pas cher et si cela te fait gagner 1% de rendement c'est toujours bon à prendre.
On tombe dans un des rares cas ou il pourrait etre interessant d'utiliser un isolant mince en complement de l'isolation principale.
(si celui ci tient a cette temperature.)
fred

[Kley]

bonsoir

(si celui ci tient a cette temperature.)

Justement quel température attend-t-on (panneaux artisanaux)

En fait quelle démarche adopter pour évaluer la température de l’eau à la sortie (en fonction des matériau et dimensions) comment poser le problème,données à recueillir ?

http://www.retscreen.net/fr/power_pr...rmal_power.php
ou tu trouveras plein de precisions

A quel niveau je me suis un peu perdu sur le site, j’ai téléchargé le logiciel se trouvant sur la page..

MERCI.

[invitee0b658bd]

bonjour,

Justement quel température attend-t-on (panneaux artisanaux)

En fait quelle démarche adopter pour évaluer la température de l’eau à la sortie (en fonction des matériau et dimensions) comment poser le problème,données à recueillir ?

ce n'est pas la bonne facon de poser la question

tu as toujours pour des questions de rendement interet à travailler à la plus basse temperature possible.
de quelle temperature as tu besoin ?
chauffage par le sol 30 / 40 ?
eau chaude 60/70 ?
les rendements et les durées ou les capteurs sont efficaces ne seront pas les mêmes dans les deux cas.
l'ideal étant de les utiliser pour le chauffage l'hiver et pour l'eau chaude l'été
fred

[Kley]

bonjour

ce n'est pas la bonne facon de poser la question

de quelle temperature as tu besoin ?
chauffage par le sol 30 / 40 ?
eau chaude 60/70 ?

Je peux savoir pourquoi le premier est efficace en hiver.
Et le second en été ? : (pertes par convection?)

[invitee0b658bd]

bonjour,
le chauffage par le sol serait trés efficace l'été si il était utile.
c'est à priori l'hiver que l'on à besoin de calories, plus basse est la temperature du capteur, moins on perdra de calories de ce coté la.
on en perdra aussi moins dans les lignes de transmissions
donc pour un panneau solaire qui travaille en hiver il est beaucoup plus facile (rendement superieur) de faire du chauffage que de l'eau chaude sanitaire.

L'été, on à pas besoin de chauffage et on a toujours notre panneau solaire. Alors autant l'utiliser pour faire de l'eau chaude quand il ne sert pas à autre chose.

On peut envisager l'utilisation pour faire de l'eau chaude l'hiver, mais il vaudrait mieux à ce moment la une utilisation en prechauffage.

le problème est legerement different si on adopte des capteurs de type tube sous vide, les pertes sont alors extremement faibles.

fred

[Kley]

donc pour un panneau solaire qui travaille en hiver il est beaucoup plus facile (rendement superieur) de faire du chauffage que de l'eau chaude sanitaire.

En fait le chauffage par le sol est moins gourmand en terme d’apport calorifique,

On peut envisager l'utilisation pour faire de l'eau chaude l'hiver, mais il vaudrait mieux à ce moment la une utilisation en prechauffage.

Donc le choix de l’installation (eau ou sol) se fait par apport à celle qui offre une exploitation direct de la ressource, c’est juste ?

[invitee0b658bd]

bonjour,

Donc le choix de l’installation (eau ou sol) se fait par apport à celle qui offre une exploitation direct de la ressource, c’est juste ?

je dirais plutot, que si tu as un besoin de chauffage basse temperature et un besoin d'eau chaude sanitaire, ton investissement sera beaucoup plus vite rentabilisé en priviligiant le chauffage basse temperature.
sachant que l'ideal étant à terme de faire les deux.

à mon avis , l'eau chaude sanitaire solaire ne devrait pas etre une fin en sois, mais plutot la cerise sur le gateau d'une bonne installation de chauffage.
fred

[Kley]

bonjour,

je dirais plutot, que si tu as un besoin de chauffage basse temperature et un besoin d'eau chaude sanitaire, ton investissement sera beaucoup plus vite rentabilisé en priviligiant le chauffage basse temperature.
sachant que l'ideal étant à terme de faire les deux.

à mon avis , l'eau chaude sanitaire solaire ne devrait pas etre une fin en sois, mais plutot la cerise sur le gateau d'une bonne installation de chauffage.
fred

MERCI pour tous ces conseils verdifre