L'étude paramétrique présentée dans les diagrammes suivants permet de visualiser l'influence des différents paramètres sur les performances. Les indicateurs calculés sont la productivité en énergie utile (échelle des ordonnées à gauche) et le taux de couverture des besoins (échelle des ordonnées à droite).
Caractéristiques du projet de base :
- Climat de Chambéry
- 20 m² de capteurs solaires (B = 0,79 ; K = 4,89 W/m².K)
- Orientation plein Sud " Inclinaison 45 °
- Volume de stockage : 1000 l
- Échangeur extérieur à plaques, efficacité 0,7
- Consommation d'eau : 1000 l/j à 50 °C
Influence de la surface de capteurs
Si la surface de capteur augmente, les m² supplémentaires sont de moins en moins "efficaces" : si pour une surface donnée, les besoins sont couverts à 100 % pendant une période estivale donnée, chaque m² supplémentaire n'apportera un gain qu'en dehors de cette période. Plus la surface augmente, plus la durée de la période d'autonomie solaire augmente, et plus le gain marginal diminue. Inversement, le taux de couverture des besoins augmente avec la surface de capteurs solaires. |
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Influence du volume de stockage
Intuitivement, on pourrait penser qu'augmenter le volume de stockage pour une surface de capteurs donnée permet d'améliorer les performances : ceci n'est pas vrai pour plusieurs raisons :
- les pertes thermiques du stockage augmentent avec sa taille
- plus le volume de stockage est grand, moins la température atteinte est haute. Si cette température est inférieure à la température de consigne d'eau chaude sanitaire, l'appoint sera nécessaire, alors qu'un volume plus faible aurait permis d'atteindre une température suffisante ne nécessitant pas de complément par l'appoint. |
Influence de la taille de l'échangeur
Comme indiqué précédemment, la taille de l'échangeur a une grande influence sur les performances, notamment lorsqu'on se rapproche des dimensionnements classiques en génie climatique : efficacité de 20 à 30 %. Dans les installations solaires, on choisira des échangeurs dont l'efficacité est de l'ordre de 0,7. Un échangeur "classique", dimensionné pour chauffer de l'eau à partir d'un fluide primaire à haute température (chaudière, échangeur chauffage urbain) peut faire perdre jusqu'à 50 % de production solaire.
Il ne faut donc pas hésiter à surdimensionner l'échangeur, d'autant plus que son coût ne représente qu'un faible pourcentage de l'investissement global. |
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| Influence de l'orientation et de l'inclinaison du capteur solaire
Ce graphique illustre, pour une installation solaire collective de production d'eau chaude, les performances obtenues en fonction de l'orientation et de l'inclinaison des capteurs par rapport aux performances maximales (orientation plein Sud, inclinaison égale à la latitude). On constate que les plages tolérables sont relativement larges, une perte de performances pouvant être compensée en partie par une légère augmentation de la taille des capteurs solaires. Le diagramme présenté est valable lorsque les besoins sont bien répartis tout au long de l'année. Il serait différent pour une application SSC. |
Influence de l'isolation des ballons
Il ne faut pas craindre de bien isoler les ballons de stockage, en soignant notamment tous les piquages et la partie inférieure, rarement traitée en France en génie climatique classique.
Par ailleurs, l'isolant doit être bien plaqué sur la paroi du ballon pour éviter les pertes par convection naturelle qui pourraient se produire par effet cheminée entre la paroi et l'isolation.
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