Etude numérique du transfert thermique dans un capteur solaire

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Généralités et revue bibliographique

Les capteurs solaires thermiques

Définition et principe de fonctionnement

Le capteur solaire plan est un système thermique qui permet la conversion de l’énergie solaire en énergie calorifique, la chaleur reçue de cette conversion est utilisée soit directement (cas de chauffage), soit elle même est convertie en énergie mécanique par l’intermédiaire des cycles thermodynamique. Son principe de fonctionnement est basé sur l’effet de serre qui consiste à piéger le rayonnement solaire, ce dernier arrive au niveau du couvert et le traverse pour atteindre une surface revêtue d’une peinture noir, appelée absorbeur.
L’absorbeur va absorber une grande partie du rayonnement solaire entraînant une augmentation de sa température. Le rayonnement réfléchi par l’absorbeur arrive sur la vitre et comme celle-ci est opaque aux rayonnements infrarouges, le rayonnement est ainsi piégé.

Différents types des capteurs solaires

Il existe des différents types de capteurs solaires pour chauffer les liquides. Leur choix dépend de la température désirée, de l’eau chaude et des conditions climatiques pendant la période d’utilisation du système.
Les technologies les plus courantes sont : les capteurs plans à liquide sans vitrage, les capteurs plans à liquide vitrés, les capteurs à concentration et les capteurs solaires à tubes sous vide.

Capteurs plans à liquide sans vitrage

Les capteurs plans sans vitrage, sont ordinairement fabriqués de plastique polymère noir. Normalement, ils n’ont pas de revêtement sélectif et n’ont ni cadre ni isolation en arrière. Ils sont simplement posés sur un toit ou sur un support en bois. Ces capteurs de faible coût captent bien l’énergie solaire, cependant les pertes thermiques vers l’environnement augmentent rapidement avec la température de l’eau, particulièrement dans les endroits venteux en conséquence. Les capteurs sans vitrage sont couramment utilisés pour des applications demandant une fourniture d’énergie à basse température (piscines, eau d’appoint en pisciculture, chaleur industrielle, etc.), dans les climats froids, ils sont habituellement utilisés exclusivement durant l’été à cause de leurs pertes thermiques élevées.

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