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Les bases du solaire

Les performances du chauffe-eau solaire sont souvent présentées en graphique ou en un groupe de trois variables de performances. Les valeurs peuvent être fournies sur la base de la surface brute, surface d'ouverture ou de la zone d'absorption. En Europe, la zone d'ouverture ou la zone d'absorption est souvent utilisée, alors qu'aux Etats-Unis c'est plutôt la surface brute qui est plus courante. Cela importante peu à vrai dire, tant que vous utilisez les valeurs exactes. N'utilisez pas la zone d'absorption lorsque les performances sont basées sur la surface brute.

Pour ajuster de l'une à l'autre, multipliez via la différence de taille. Par exemple, si la zone d'absorption est de 0,6m² et la surface brute de 1,1m² alors (1,1/0,6 = 1.83), aussi multipliez le facteur de performance par 1,83 pour convertir de la surface brute à la surface d'absorption.
Les trois variables de performance pour le collecteur solaire Sun Surf sont fournies par le laboratoire de test suisse SPF (rapport SPF C632LPEN) et sont les suivantes (pour calculs métriques, basé sur la zone d'absorption).

Facteur de conversion : h0 = 0,717
Coefficient de perte : a1 = 1,52 W/(m2K)
Coefficient de perte : a2 = 0,0085 W/(m2K2)

Comme les trois variables de performances présentées ci-dessus, le niveau d'isolation (G) en Watts/m², la température ambiante (Ta) et la température moyenne du collecteur (Tm) doivent être connues. Ces valeurs donnent la valeur x, aussi parfois présentée T*m, comme dans la formule ci-dessous.

(D'autres formes différentes de cette formule sont utilisées, mais procurent le même résultat) Comment utiliser la formule ?

Selon la température ambiante, la température moyenne du collecteur et le niveau d'isolation, calculez tout d'abord la valeur de X. Exemple à 14h40, température ambiante de 25°C (77°F), température moyenne de l'eau [(Tinlet+Texit)/2] de 50°C (122°F), niveau d'isolation de 800Watts/m² (252Btu/ft2).
x = (50-25)/800 = 0,03125

A présent entrez toutes les valeurs de la formule
h(x) = 0,717 – (1,52*0,03125) – (0,0085*800*0,031252)
h(x) = 0,717 – 0,0475 – 0,0066 = 0,663
L'efficience de conversion solaire pour ce point temporel spécifique et les conditions environnementales est de 66,3%. Cela signifie que 66,3% de l'énergie fournie par le soleil est actuellement utilisée pour chauffer l'eau.

Partant de l'hypothèse que ces trois facteurs environnementaux (G, Tm et Ta) sont stables durant une heure, ensuite 800*0,663 = 530,4 Watts d'énergie par m² de zone d'absorption vont être utilisés pour chauffer l'eau (168Btu/ft2). 530,4Watts c'est l'équivalent de 456kcal, ce qui peut chauffer 100L d'eau à 4,56°C (20 gallons à 10,9°F).

Ci-dessous vous est présenté un graphique avec les courbes de performance du collecteur solaire Sun Surf à trois différents niveaux d'isolation, de 0 à 80°C delta-t. Dans la plupart des cas le delta-t est dans une gamme de 20 à 50°C, avec des valeurs plus élevées présents pour le chauffage à haute température tel pour les applications de refroidissement d'absorption, ou par temps très froid. Mis à part quand le delta-t est a zéro, l'efficacité de conversion dépend du niveau d'ensoleillement, plus le rendement d'insolation est élevé plus la conversion solaire est grande.

En réalité la température ambiante fluctue et la température du collecteur s'accroît graduellement a mesure que l'eau est chauffée. De plus, les niveaux d'ensoleillement peuvent fluctuer à cause de couverture nuageuses intermittentes. Afin de calculer la production énergétique par jour/mois/année plus précisément, un nombre plus complet de données environnementales doit être pris en compte et de nombreux calculs de performance (heures) pendant la journée doivent être faits. Votre distributeur local Sun Surf peut vous fournir des estimations des performances mensuelles et annuelles moyennes, de la production de chaleur et de la contribution solaire pour votre localisation.

Un facteur qui n'est pas considéré est le calcul de la performance droite décrite ci-dessus, elle est l'effet de la valeur IAM (Incidence Angle Modifier) transversale ou longitudinale. IAM est important pour les collecteurs solaires Sun Surf et compte pour 25% de plus dans la valeur de production thermique quotidienne. Veuillez lire la section suivante SVP pour en apprendre plus sur IAM.