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Chauffage solaire

Les capteurs solaires évoluent constamment et sont plus efficaces que jamais. En outre, l'apparition de différents coloris autres que le noir pour les surfaces absorbantes permet aux architectes d'explorer de nouvelles possibilités d'installations des panneaux solaires.

Le marché du chauffage solaire est l'un des plus étendus du secteur énergétique européen. En Autriche, par exemple, le marché a augmenté de 18 % par an entre 1994 et 1999. Cette étude de cas souligne le rôle important d’un échangeur thermique compact à plaques brasées (BPHE) dans un système de chauffage solaire efficace.

L’un des canaux de distribution de SWEP en Autriche est AEE, une association indépendante axée sur les énergies renouvelables. AEE agit en tant que consultant dans de nombreux projets énergétiques.

L’efficacité du transfert de chaleur dans les systèmes conventionnels à un seul circuit est parfois limitée. L'éthylène glycol chauffé par le soleil coule à travers un tuyau hélicoïdal à l'intérieur du réservoir d'eau. L'énergie est transférée de l'éthylène glycol à l'eau contenue dans le réservoir. Cependant, des contaminants tels que des algues ou de la rouille pouvant s'accumuler sur les tuyaux entraînent une diminution du transfert de chaleur et une mauvaise hygiène du système. Le réservoir doit donc être ouvert et nettoyé périodiquement ; cette tâche est tout aussi indésirable que coûteuse en temps.

Il existe deux raisons principales pour expliquer un transfert de chaleur insuffisant dans un système à circuit unique. Premièrement, l'absence de turbulences dans les tuyaux à l’intérieur du réservoir et deuxièmement, la formation de dépôts sur les tuyaux facilitée par la stagnation de l’eau dans le réservoir.

L’utilisation d'un BPHE intermédiaire de SWEP reliant un système à double circuit permet d'éviter ces problèmes. Le BPHE crée un flux entièrement turbulent, qui améliore le transfert de chaleur entre les deux circuits et le rend ainsi bien plus efficace qu’une solution à un seul circuit. Bien que le système à un seul circuit ait l’avantage de pouvoir fonctionner sans pompe supplémentaire, la tuyauterie interne prend beaucoup de place et le transfert de chaleur est moins efficace qu’avec un BPHE.

Les tuyaux ne sont pas entourés d’eau stagnante et le réservoir d’eau n’a donc pas besoin d’être nettoyé. Le système à double circuit offre donc une solution de transfert de chaleur ne demandant aucun entretien.

En outre, le système à double circuit confère des avantages en termes de contrôle. Il est plus facile de contrôler l’extraction de chaleur avec précision lorsque l’ensemble du système de tuyauterie se trouve à l’extérieur du réservoir.
Une solution contenant 40 % d’éthylène glycol est chauffée par rayonnement solaire lorsqu’elle passe à travers les collecteurs solaires. Dans un système à un seul circuit, le glycol chaud fait ensuite chauffer l’eau lorsqu’il traverse un tuyau hélicoïdal à l'intérieur du réservoir d'eau. Dans un système à double circuit, il n'est pas nécessaire d'avoir un tuyau dans le réservoir, car toute la chaleur solaire est transférée à l’eau dans le BPHE. En cas d’utilisation de la variante à faible débit du système à double circuit (voir le tableau ci-dessous), l'eau peut être utilisée à la fois pour les radiateurs et pour l'eau sanitaire. Dans de tels systèmes, les températures de l’eau à l'intérieur du réservoir sont contrôlées de façon à former différentes couches de température. L’eau des radiateurs et celle destinée au chauffage de l’eau sanitaire sont tirées de différentes couches de température. Comme vous pouvez le constater à la figure 2, il y a au moins deux applications à BPHE dans le système à double circuit.