Collecteurs solaires. Collecteur intégré. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Le type de capteur solaire le plus simple est un capteur « capacitif » ou « à thermosiphon », qui tire son nom du fait que le capteur est également un réservoir de stockage de chaleur dans lequel une partie « jetable » de l'eau est chauffée et stockée. De tels collecteurs sont utilisés pour préchauffer l'eau, qui est ensuite chauffée à la température souhaitée dans les installations traditionnelles, par exemple dans les geysers.

Dans des conditions domestiques, l'eau préchauffée s'écoule dans un réservoir de stockage. Cela réduit la consommation d'énergie pour le chauffage ultérieur. Ce capteur est une alternative peu coûteuse à un système de chauffe-eau solaire actif qui n'utilise aucune pièce mobile (pompes), nécessite un entretien minimal et n'entraîne aucun coût d'exploitation. Ce type de collecteurs comprend également « Integrated Collector and Storage » - des collecteurs de stockage intégrés. Ils sont constitués d'un ou plusieurs réservoirs noirs remplis d'eau et placés dans une boîte isotherme recouverte d'un couvercle en verre.

Parfois, un réflecteur est également placé dans la boîte pour améliorer le rayonnement solaire. La lumière traverse le verre et chauffe l'eau. Ces appareils sont très peu coûteux, mais avant l'arrivée du froid, leur eau doit être évacuée ou protégée du gel.

Les capteurs plats sont le type de capteur solaire le plus couramment utilisé dans les systèmes de chauffage et de chauffage de l'eau domestique. Typiquement, ce collecteur est une boîte métallique calorifugée avec un couvercle en verre ou en plastique, dans laquelle est placée une plaque absorbante peinte en noir. Le vitrage peut être transparent ou mat. Les collecteurs plats utilisent généralement du verre dépoli, réservé à la lumière, avec une faible teneur en fer (il laisse passer une partie importante de la lumière solaire entrant dans le collecteur). La lumière du soleil frappe la plaque réceptrice de chaleur et grâce au vitrage, les pertes de chaleur sont réduites. Les parois inférieures et latérales du collecteur sont recouvertes d'un matériau calorifuge, ce qui réduit encore les pertes de chaleur.

La plaque absorbante est généralement peinte en noir, car les surfaces sombres absorbent plus d'énergie solaire que les surfaces claires. La lumière du soleil traverse le vitrage et atteint une plaque d'absorption qui se réchauffe et convertit le rayonnement solaire en énergie thermique. Cette chaleur est transférée au liquide de refroidissement – ​​air ou liquide circulant dans les tubes. Étant donné que la plupart des surfaces noires réfléchissent encore environ 10 % du rayonnement incident, certaines plaques absorbantes sont traitées avec un revêtement sélectif spécial qui retient mieux la lumière solaire absorbée et dure plus longtemps que la peinture noire ordinaire. Le revêtement sélectif utilisé dans les collecteurs consiste en une fine couche très durable de semi-conducteur amorphe déposée sur une base métallique. Les revêtements sélectifs se caractérisent par une capacité d'absorption élevée dans la région visible du spectre et une faible émissivité dans la région infrarouge à ondes longues.

Les plaques absorbantes sont généralement constituées d’un métal qui conduit bien la chaleur (généralement du cuivre ou de l’aluminium). Le cuivre est plus cher, mais il conduit mieux la chaleur et est moins sensible à la corrosion que l'aluminium. La plaque absorbante doit avoir une conductivité thermique élevée afin de transférer l'énergie accumulée à l'eau avec une perte de chaleur minimale. Les collecteurs plats sont divisés en liquide et en air. Les deux types de collecteurs sont vitrés ou non.

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