Une brève analyse des avantages et des inconvénients des chauffe-eau solaires à plaque plane

Une brève analyse des avantages et des inconvénients des chauffe-eau solaires à plaque plane

Les chauffe-eau solaires plans utilisent la lumière du soleil qui frappe la surface d'un capteur, traverse un couvercle transparent et est projetée sur une plaque absorbante. La chaleur générée par le rayonnement solaire est efficacement absorbée par un film bleu ou noir à fort pouvoir absorbant et faible émissivité, la convertissant en énergie thermique. Cette énergie est ensuite transférée à un fluide caloporteur. Un capteur solaire plan se compose de quatre éléments principaux : une plaque absorbante, un couvercle transparent, une couche isolante et une enveloppe extérieure. Une pompe à eau transfère le fluide caloporteur chauffé par un tuyau de circulation pour refroidir l'eau via un serpentin d'échange thermique, augmentant ainsi continuellement la température de l'eau. L'eau chauffée est ensuite stockée dans un réservoir isolé.

Alors, quels sont les avantages et les inconvénients des capteurs solaires plans ?

Avantages des chauffe-eau solaires à plaque plane :

1. Les chauffe-eau solaires plans sont parfaitement adaptés à l'intégration au bâtiment. Grâce à leur conception plate, ils ne sont soumis à aucune restriction de forme ou de taille, offrant ainsi une grande flexibilité de conception et facilitant leur intégration aux composants du bâtiment. De plus, leurs plaques collectrices métalliques facilitent l'installation et la maintenance.

2. Son rendement thermique est très élevé. Contrairement aux tubes à vide, les capteurs solaires plans ne présentent aucune lacune ; ce sont des surfaces continues. Lorsqu'ils sont exposés au soleil, toute la surface du capteur reçoit la lumière. Ainsi, à surface d'éclairage et intensité d'ensoleillement égales, le rendement journalier moyen des chauffe-eau solaires plans est supérieur de plus de 6 % à celui des tubes à vide.

3. Les chauffe-eau solaires plans offrent une excellente résistance à la pression. La plaque d'absorption thermique d'un capteur solaire plan est en métal, et la connexion entre le capteur et le réservoir d'eau utilise également des pièces métalliques. Ils peuvent donc résister à la pression de l'eau du robinet et des pompes de circulation.

4. Ses performances sont également très stables. Dans les grands espaces tels que les hôtels, les piscines et les usines, l'utilisation de chauffe-eau solaires nécessite un grand nombre de capteurs solaires pour former un système d'approvisionnement en eau à grande échelle. Les chauffe-eau solaires à tubes sous vide utilisent des composants en caoutchouc et en plastique pour leurs connexions, ce qui peut être très instable. En revanche, les capteurs solaires plans utilisent du métal pour connecter le capteur au système, ce qui assure une grande stabilité.

Schéma de structure du capteur solaire à plaque plane :

Inconvénients des capteurs solaires plans :

1. Ils sont plus adaptés à une utilisation dans des zones sans gel, sinon ils risquent de geler en hiver. Le cœur des panneaux solaires plans n'étant pas rempli de vide, même s'ils sont isolés, l'isolation reste peu efficace. Comparés aux systèmes solaires à tubes sous vide, ils dissipent la chaleur plus rapidement et produisent moins de chaleur en hiver, lorsque les températures extérieures sont plus basses. Si l'utilisation d'un chauffage secondaire évite l'inutilisation en hiver, elle ajoute une étape intermédiaire, entraînant des pertes de chaleur.

2. Ils subissent des pertes de chaleur. Le cœur des panneaux solaires plans n'étant pas rempli de vide et, compte tenu des équipements associés, l'isolation étant faible, ils dissipent la chaleur plus rapidement en hiver que les systèmes solaires à tubes sous vide.

Schéma de fonctionnement du chauffe-eau solaire à plaque plate :

En fait, parmi les produits solaires intégrés aux bâtiments, les systèmes de chauffage solaire de l’eau commerciaux à plaque plane offrent à la fois sécurité et excellentes performances.

Bien que les capteurs solaires à plaques plates présentent des avantages et des inconvénients significatifs par rapport aux systèmes de chauffage solaire de l'eau à tubes sous vide, ces derniers présentent des inconvénients tels que l'éclatement des tubes et le manque de pression lorsqu'ils sont intégrés dans des immeubles de grande hauteur.

Les capteurs solaires plans sont les principaux composants de captage de chaleur des systèmes de chauffage solaire de l'eau à plaques séparées, et leurs performances ont un impact direct sur l'efficacité énergétique de l'ensemble du système. Améliorer les performances thermiques des chauffe-eau solaires plans permet non seulement de maximiser l'utilisation de l'énergie solaire, mais aussi d'accroître la fiabilité des capteurs. L'isolation thermique et l'absorptivité de l'absorbeur sont deux facteurs clés influençant les performances thermiques des capteurs solaires plans. L'absorptivité des matériaux de revêtement des absorbeurs existants atteint généralement des niveaux supérieurs à 0,92, ce qui laisse peu de marge d'amélioration. Par conséquent, l'amélioration de l'isolation thermique des capteurs solaires plans est essentielle pour optimiser leurs performances thermiques.