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Les capteurs solaires : fonctionnement et technologie

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Pièce maîtresse de l’installation solaire thermique, le capteur solaire est conçu pour récupérer l’énergie du rayonnement solaire. On distingue 2 grandes familles de capteurs : les capteurs plans et les capteurs à tubes « sous vide ».

Principe de fonctionnement du capteur solaire

Grâce aux capteurs solaires installés sur votre toit, la chaleur du rayonnement solaire élève la température d’un fluide. On parle de fluide caloporteur car c’est celui-ci qui va transporter cette chaleur naturelle pour la diffuser vers votre eau sanitaire ou vers le système de chauffage de votre habitation.

 

Pour comprendre le fonctionnement d’un capteur solaire, on peut comparer celui-ci à un tuyau d’arrosage dont la température de l’eau s’élève lorsqu’il est exposé au soleil. La chaleur du rayonnement solaire sera d’autant plus absorbée que le facteur d’absorption est élevé : un tuyau noir absorbe tout, un tuyau blanc n’absorbe presque rien. De plus si vous placez le tuyau sous une vitre, la température augmentera d’autant plus.

 

C’est le principe du capteur solaire thermique : une vitre laisse passer le rayonnement solaire qui est piégé et absorbé par un corps opaque qui s’échauffe.

Les différentes technologies de capteurs solaires

Pièce maîtresse de l’installation solaire thermique, le capteur solaire est conçu pour récupérer l’énergie du rayonnement solaire. On distingue 2 grandes familles de capteurs : les capteurs plans et les capteurs à tubes « sous vide ».

• Les capteurs plans opaques

Ce sont les capteurs les plus simples du marché. Ce capteur est constitué d’un réseau de tuyaux opaques de couleur foncée. Généralement ces tuyaux sont en plastique souple.

Ils ne possèdent ni isolation ni couvercle transparent. Le rendement de ce système est bon pour produire des températures proches de la température du milieu ambiant. Ce système est particulièrement adapté pour élever la température de l’eau d’une piscine.

• Les capteurs plans vitrés

 Ce sont les capteurs les plus répandus. Ils conviennent pour la plupart des applications courantes (ECS, appoint chauffage, piscine, etc.). Ils se composent d’un caisson isolant recouvert sur la face avant par un verre trempé dit solaire. A l’intérieur, une plaque absorbante ou absorbeur (une feuille métallique noire) absorbe la chaleur du soleil, qui est emprisonnée dans le caisson. Le verre empêche – tout comme dans une serre - cette chaleur de partir. Cette chaleur est ensuite transmise à de l’air, de l’eau, ou un autre fluide caloporteur qui ne gèle pas en hiver. La température de chauffe varie entre 50 et 80° C. L’utilisation de ces capteurs est recommandée pour la production d’eau chaude de l’habitation ou pour le chauffage du bâtiment.

• Les capteurs à tube sous vide

Dans ce capteur, l’absorbeur et le système d’échangeur de chaleur sont disposés dans une série de tubes de verre transparent. Dans ces tubes, on a fait le vide qui est un des meilleurs isolants thermiques existants –effet thermos. Comme pour les autres capteurs, la chaleur captée par le fluide caloporteur est transportée vers les points d’utilisation. Les déperditions de chaleur sont très faibles. Ce type de capteur permet d'obtenir un meilleur rendement l'hiver car la chaleur est piégée à l'intérieur du tube. A surface d'absorption égale, le rendement est généralement meilleur que celui d'un capteur plan, surtout à des températures élevées (>60°C).

D’autre part, les réflecteurs captent le rayonnement solaire sous des incidences non optimales et donc cette technologie est moins sensible à une exposition imparfaite. Ces capteurs sont plus performants mais plus chers à l’achat et plus fragiles à la manipulation.

 

Ils seront principalement utilisés pour des applications comme le chauffage et la climatisation par ab/adsorption.

 

On distingue deux grandes familles selon que l’absorbeur se trouve directement sur le verre ou sur une ailette en cuivre. Il existe aussi plusieurs types de capteurs selon le fluide caloporteur et son mode de circulation.