Comment concevoir efficacement un système de chauffage solaire

Points clés et précautions à prendre pour la conception des systèmes de chauffage solaire

Les projets de chauffage solaire et d'eau chaude sanitaire sont différents. La principale différence réside dans le fait que le projet d'eau chaude sanitaire se concentre sur l'efficacité énergétique moyenne annuelle, tandis que le projet de chauffage n'est utilisé que pendant l'hiver et la période de chauffage, et le système doit obtenir le maximum de chaleur pendant les périodes les plus froides.

Lors de la conception de systèmes de chauffage solaire, il est nécessaire de prendre en compte les caractéristiques de l'ensoleillement en hiver et de veiller à ce que le capteur reçoive un maximum de chaleur au solstice d'hiver.

En hiver, l'intensité du rayonnement solaire est faible et l'angle d'incidence du soleil est réduit. Aux hautes latitudes, cet angle est encore plus faible. Pour optimiser l'absorption de chaleur d'un capteur solaire tubulaire sous vide, il est nécessaire qu'au solstice d'hiver, le rayonnement solaire forme un angle de 90 degrés avec le tube, et que la surface sphérique de ce dernier soit perpendiculaire aux rayons directs. C'est la seule façon de maximiser l'absorption de la chaleur solaire. De plus, cela permet de minimiser le rayonnement solaire reçu par le capteur en été et de limiter ainsi la surchauffe du système de captation de chaleur durant cette période.

Outre le respect des conditions de base susmentionnées, BTESolar, forte de plusieurs années d'expérience en ingénierie, a résumé cinq aspects de son expérience en matière de conception :

Premièrement, assurez-vous que le système capte efficacement la chaleur.

Premièrement, la qualité des tubes à vide doit être rigoureusement contrôlée. Il convient de sélectionner des éléments absorbant la chaleur à haut rendement de conversion lumière-chaleur. Deuxièmement, il faut s'assurer qu'aucun obstacle ne se trouve devant le capteur et qu'il reçoive un maximum de lumière solaire. Lors de la conception du système, il est essentiel de prendre en compte l'angle du capteur, la latitude locale, l'angle solaire, l'espacement entre les rangées de capteurs avant et arrière, ainsi que d'autres paramètres. Le givrage des tubes à vide a un impact significatif sur l'efficacité de la captation de chaleur, un point souvent négligé. En hiver, la durée d'ensoleillement est courte. Si le temps de dégivrage du capteur est trop long, il ne recevra pas suffisamment de lumière solaire. La solution de Staray Sunlight consiste à accélérer le dégivrage du capteur en renforçant sa structure et en ajustant l'espacement des orifices entre les tubes de captation de chaleur. Après des tests pratiques, les résultats sont excellents.

Deuxièmement, assurer une rétention de chaleur efficace

Le concept de rétention de chaleur consiste à minimiser les pertes de chaleur du système pour des usages autres que le chauffage. Cela exige une conception de produit adaptée. Staray Sunshine impose des exigences très strictes quant à l'épaisseur de la couche d'isolation et à la densité de la mousse dans le caisson. Des indicateurs numériques précis sont clairement stipulés dans le « Spécifications d'installation de chauffage solaire distribué » élaborées par Staray Sunshine. Les personnes intéressées peuvent s'y référer. De plus, la conception du système de ventilation doit être optimisée. Les solutions spécifiques sont détaillées dans les « Spécifications ». En résumé, tout doit être mis en œuvre pour éliminer l'effet de cheminée dans le système d'évacuation et conserver une chaleur de haute qualité.

Troisièmement, assurez un chauffage adéquat

Cela concerne les méthodes et les approches d'utilisation de la chaleur. Lors du chauffage, il est nécessaire de répartir la chaleur de manière rationnelle, de maintenir un équilibre entre le stockage et la fourniture, et d'assurer un contrôle précis de la température et une utilisation rationnelle du chauffage. Par exemple, dans les lieux où le chauffage n'est utilisé que pendant la journée, le gaspillage d'énergie thermique peut être évité grâce à une régulation horaire. Pour les pièces inoccupées, une régulation pièce par pièce permet d'éviter le gel et la fissuration des canalisations de chauffage, et ainsi de réduire les pertes d'énergie. Grâce à ces méthodes de régulation, l'utilisation de l'énergie est plus précise, ce qui correspond à un chauffage « rationnel ». Un chauffage raisonnable permet de réaliser des économies d'énergie pour les utilisateurs et de créer de la valeur économique.

Quatrièmement, il est important de prêter attention à la conception des indicateurs de durée de vie du système.

Lors de la conception, des configurations de haute qualité doivent être élaborées en fonction de la période d'utilisation prévue et de la durée de vie effective des composants clés, afin d'assurer une durée de vie identique pour tous les composants et de réduire les coûts de maintenance. Tout en garantissant une captation de chaleur efficace, la durée de vie du système doit être prolongée au maximum. Plus la durée de vie du système est longue, plus il est avantageux pour les utilisateurs et plus il contribue à la production d'énergie propre. Il est impératif de ne pas négliger les aspects techniques pour des gains à court terme et d'abandonner le système après seulement quelques années.

Cinquièmement, assurez-vous que le système fonctionne de manière stable en hiver.

Les utilisateurs ne supportent pas les désagréments causés par les coupures de courant en hiver. Par conséquent, lors de la conception, la stabilité doit être une priorité absolue. Elle est au cœur de la conception du système et exige des calculs rigoureux. La conception ne peut se fonder sur l'intuition. Lorsque l'énergie solaire est limitée, il convient de tenir compte des conditions locales et de planifier judicieusement l'utilisation d'énergies complémentaires afin de garantir une alimentation électrique stable. De plus, la gestion de la qualité des composants du système doit être renforcée afin de minimiser les pannes et de réduire au maximum les coûts de maintenance, pour la tranquillité d'esprit des clients et des économies à la clé.

Il ressort des cinq points précédents que le chauffage solaire est loin d'être un simple système d'assemblage. Il s'agit d'une coordination complexe de multiples disciplines technologiques, et les connaissances requises sont vastes. Par exemple, il est nécessaire de comprendre la conception des réseaux d'alimentation et d'évacuation d'eau, de connaître les principes physiques tels que la dilatation et la contraction thermiques, la densité de l'eau chaude et froide, les voies de conduction thermique, ainsi que les exigences de conception fondamentales comme le maintien de l'équilibre hydraulique et la circulation simultanée de l'eau chaude et de l'eau froide pendant le fonctionnement du système. De plus, il implique l'application de connaissances relatives à l'énergie, aux structures métalliques et aux infrastructures de génie civil.