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collecteur solaireLe rendement des capteurs thermiques varie sensiblement en fonction de la température ambiante, du vent, de l'irradiation, de l'orientation etc... pour les détails voir l'article à ce sujet:  courbes de rendement des capteurs thermiques. Le but de cet article est de faire un résumé de l'influence des conditions météorologiques sur le fonctionnement des collecteurs thermiques.

Influence de la température  

La température des capteurs a une grande influence sur le rendement. Plus précisément c'est la différence entre la température moyenne dans le collecteur et la température extérieure qui est le paramètre important. Il va déterminer la balance entre énergie captée et énergie dissipée (perdue) par le collecteur.

Concrètement le choix du type de collecteur dépend des conditions de températures qu'il va subir:

  • région chaude, très ensoleillée:  capteurs plans très bon marché (non vitré)
  • région tempérée, bien ensoleillée : capteurs plans vitrés (isolés)
  • région fraiche, bien ensoleillée: capteurs plans vitrés ou capteur à tubes évacués
  • région tempérée, peu ensoleillée: capteurs plans vitrés ou capteur à tubes évacués
  • région fraiche, peu ensoleillée: utiliser des capteurs à tubes évacués 

 

Influence de la météo

Outre l'influence de la température ambiante mentionnée ci-dessus il reste celle du type d'illumination: directe et indirecte (diffuse).

L'illumination diffuse ou rayonnement diffus est celui qui ne vient pas en ligne droite du soleil mais qui a subi une (ou plusieurs) réflexion(s) dans l'atmosphère. En journée, le rapport entre rayonnement direct et rayonnement diffus dépend de beaucoup de paramètres dont la couverture nuageuse, la position du soleil (au zénith, proche de l'horizon,...) la qualité de l'air dans les basses couches etc... De plus ce rapport varie en fonction des plages de longueur d'onde considérées.

Dans un modèle simplifié on peut considérer que dans le cas de la Suisse le rayonnement global est constitué à 40% du rayonnement direct et 60% du rayonnement diffus.

Le rayonnement diffus suffi à chauffer le fluide caloporteur d'un collecteur thermique, ceci d'autant plus efficacement que le collecteur est bien isolé, typiquement le cas des capteurs à tubes évacués.  

Dans le cas des collecteurs thermiques domestiques, certains sont équipés de petits concentrateurs, des miroirs paraboliques qui ramènent la lumière sur l'absorbeur. Ces faibles concentrations sont également efficaces avec le rayonnement diffus même si d'un point de vue strictement géométrique on ne peut pas concentrer le rayonnement diffus. En réalité ce rayonnement diffus sera "projeté" sur une surface de dimension restreinte autour du foyer (dans le cas de la parabole) et va quand même atteindre l'absorbeur.

Attention la situation est différente pour un système à concentration digne de ce nom (système disch Stirling, grandes paraboles, fours solaires...) dans ce cas le concentrateur doit suivre le soleil, donc nécessite un système de tracking et tous les rayons qui n'arrivent pas parallèlement à l'axe optique sont perdus, le rayonnement diffus n'est pas exploitable pour ce type de collecteurs à grande concentration. Mais encore une fois ceci ne concerne pas les produits pour les applications domestiques où le facteur de concentration est très faible.

 

Sensibilité spectrale 

La sensibilité spectrale dépend de l'absorbeur et des éventuelles couches isolantes à traverser. Elle est donc spécifique à chaque collecteur. Mais globalement la plage de longueurs d'onde exploitable est plus large que pour le photovoltaïque puisqu'elle englobe les UV, le visible et les infrarouges.