Construire une fondation efficace : plan de conception pour un système de chauffage solaire de l'air AFPC haute performance

Construire une fondation efficace : plan de conception pour un système de chauffage solaire de l'air AFPC haute performance

En Chine, il existe un endroit connu sous le nom de « Ville du soleil » : Dezhou, Shandong. Sur cette terre pleine de soleil et de vitalité, Dezhou BTE Solar Co., Ltd. est à la recherche de lumière et de chaleur depuis 2009. Depuis plus d'une décennie, cette entreprise fabrique non seulement des produits, mais tisse également un réseau mondial d'utilisation de l'énergie solaire thermique. Avec une recherche presque rigoureuse de la qualité, le nom de BTE Solar est devenu synonyme de fiabilité et d'efficacité, gagnant la confiance et les éloges des clients du monde entier. Il ne s’agit pas simplement d’usines d’assemblage d’équipements, mais d’une plate-forme innovante qui intègre profondément la recherche et le développement de pointe avec une production allégée, engagée à fournir des solutions d’énergie propre accessibles au monde.   

Ouvrir le manuel produit de BTE Solar, c'est comme lire une encyclopédie des technologies d'utilisation du solaire thermique. Des tubes à vide performants, pierre angulaire du système, aux chauffe-eau solaires à pression ou sans pression, adaptables aux différents besoins des ménages, tous témoignent de leur profonde expertise technique. Plus remarquable encore, leur exploration n'a jamais cessé et s'est étendue au domaine de pointe de la technologie intégrée photovoltaïque/photothermique (PVT), capable de produire simultanément de l'électricité et de la chaleur. C'est cette conception complète et cette accumulation à long terme sur diverses voies technologiques qui leur fournissent la base la plus solide pour s'engager dans un nouveau chapitre du chauffage solaire de l'air. La naissance des capteurs à air des séries ATPC et AFPC est la cristallisation des années de connaissances accumulées par BTE Solar en science des matériaux, thermodynamique et intégration de systèmes. Ils incarnent l'engagement fondamental de BTE Solar envers la qualité, la durabilité et le développement durable, décrivant un avenir radieux pour nous, qui utilise la lumière du soleil pour dissiper le froid et protéger le ciel bleu. 

Pour réussir l'utilisation du capteur AFPC de Dezhou BTE Solar et la construction d'un système de chauffage solaire de l'air commercial à grande échelle, son importance va bien au-delà de la simple fixation des panneaux au mur. Cela exige une méthodologie de conception rigoureuse et systématique afin de garantir non seulement un fonctionnement efficace du système, mais aussi une intégration harmonieuse à l'infrastructure existante du bâtiment, exploitant ainsi un potentiel d'économies d'énergie maximal. Pour les architectes, les ingénieurs CVC et les consultants en énergie, la maîtrise des principes de conception clés suivants est essentielle à la création de ce « plan directeur efficace ».

1. Étude du site et optimisation de l'orientation : Capter chaque rayon de soleil. La réussite de tout projet solaire repose sur l'optimisation de la captation du rayonnement solaire. L'emplacement idéal pour les panneaux AFPC est un mur vertical ouvert, dégagé et exposé au sud (dans l'hémisphère nord). Cette orientation permet de mieux capter le soleil rasant en hiver, correspondant parfaitement à la période de pointe de la demande de chauffage des bâtiments.

Azimut : Le réseau doit être aligné le plus au sud possible. Même en cas d'écart, il doit être contrôlé dans les 45 degrés afin de garantir une performance sans dégradation significative.

Angle d'inclinaison : Pour une installation murale, l'angle d'inclinaison est fixé à 90 degrés. Pour une installation sur un toit ou au sol, l'angle d'inclinaison optimal correspond généralement à la latitude locale plus 15 degrés. Cet angle plus prononcé est non seulement bénéfique pour la récupération de la chaleur en hiver, mais facilite également le glissement naturel de la neige.

Analyse des ombres : Il s'agit d'une étape cruciale et incontournable. Il est nécessaire d'effectuer une analyse des ombres sur le site 24 h/24, surtout en hiver, sous l'angle du soleil. Tout objet susceptible d'obstruer le réseau pendant les heures de pointe d'ensoleillement (généralement de 9 h à 15 h), comme des bâtiments, des arbres ou des équipements sur le toit, compromettra l'efficacité du système.

2. Mise en forme du système et gestion du flux d'air : trouver le point d'équilibre optimal, calculer avec précision la surface du réseau et faire correspondre les ventilateurs appropriés sont les aspects techniques les plus essentiels de la conception.

Surface des capteurs : Quelle est la taille des capteurs nécessaires ? Cela dépend de deux paramètres clés : le débit de ventilation du bâtiment (mesuré en pi³/min ou m³/h) et l’élévation de température prévue (Δ T). Bien que des calculs précis puissent être effectués à l’aide de logiciels de simulation énergétique professionnels, en pratique, à chaque mètre carré de surface de capteur correspond un volume d’air d’environ 120 à 240 mètres cubes par heure.

Choix du ventilateur : Le système nécessite un puissant « cœur » : un ventilateur industriel alimenté par le réseau électrique, capable de surmonter toute la résistance générée par le passage de l'air dans le réseau de capteurs et les canalisations internes du bâtiment. Le choix des ventilateurs doit garantir une pression statique suffisante pour le volume d'air prévu. Il est fortement recommandé d'équiper le ventilateur d'un variateur de fréquence (VFD), qui permet au système d'ajuster intelligemment la vitesse du vent en fonction de l'intensité du soleil, à la manière d'une boîte de vitesses automatique, et de maintenir ainsi un fonctionnement optimal en permanence.

L'art de l'équilibre du flux d'air : il s'agit de trouver le point d'équilibre optimal entre « température » ​​et « efficacité ». Un vent faible et une température d'air de sortie élevée entraînent une surchauffe du capteur, ce qui entraîne une augmentation des pertes de chaleur et une baisse de l'efficacité globale. Un vent rapide améliore l'efficacité, mais la température d'air de sortie peut être insuffisante. Le débit optimal est généralement le point qui permet une augmentation significative de la température des systèmes CVC du bâtiment tout en maintenant un rendement élevé.

3. Intégration du système et contrôle intelligent : L'intégration transparente du système avec un « cerveau » est essentielle à son fonctionnement automatisé et intelligent. La pratique la plus courante consiste à raccorder l'air chaud généré par le groupe AFPC à l'entrée d'air frais de la centrale de traitement d'air (CTA) principale du bâtiment ou de l'unité de toiture (RTU) par des canalisations.

Conception des canalisations : Toutes les canalisations de raccordement doivent être correctement isolées (par exemple, un niveau d'isolation supérieur ou égal à R-8) afin d'éviter toute perte de chaleur précieuse pendant le transport. Le diamètre de la canalisation doit également être soigneusement calculé afin de minimiser la résistance à l'air sous le volume d'air prévu.

Logique de contrôle : Le système AFPC doit être intégré au cœur du bâtiment : le système d'automatisation du bâtiment (SAB). Une logique de contrôle simple et efficace nécessite généralement deux sondes de température : une pour mesurer la température ambiante extérieure et une pour mesurer la température de sortie du générateur AFPC. Le programme de contrôle est le suivant :

Lorsque le système CVC d'un bâtiment émet une commande de chauffage, et

Lorsque la température de sortie de l'AFPC est nettement supérieure à la température extérieure (par exemple 5 °C de plus),

BAS démarrera le ventilateur AFPC, ouvrira la vanne d'air correspondante et commencera à introduire de l'air frais préchauffé par l'énergie solaire.

Dans le cas contraire, le système AFPC reste en veille pendant que la CTA aspire l'air frais par le canal habituel. Cette logique garantit que le système ne démarre que lorsqu'il peut générer des économies d'énergie nettes, exploitant ainsi chaque centime d'énergie solaire sur la lame.

La conception d'un système de chauffage solaire AFPC haute performance est une science systémique qui allie ingénierie solaire et conception CVC traditionnelle. Grâce à une évaluation minutieuse des conditions du site, une optimisation précise de l'orientation des capteurs, un calcul précis de l'échelle et du débit d'air du système, et une commande intelligente intégrée aux systèmes d'automatisation du bâtiment, les ingénieurs peuvent élaborer un plan d'efficacité pratique et réalisable pour tout bâtiment. Un système AFPC soigneusement conçu, basé sur les capteurs haute qualité de Dezhou BTE Solar, deviendra un atout durable pour un bâtiment, créant ainsi une valeur économique et environnementale significative au cours des prochaines décennies.