SOLAIRE THERMIQUE

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3.5. Bilan thermique d'un capteur
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La puissance utile est celle qui permet de réchauffer le débit de fluide caloporteur de la température d'entrée Tentrée jusqu'à la température de sortie Tsortie :
 
 

La puissance utile Eu que l'on peut récupérer d'un capteur solaire dépend de nombreux paramètres, à savoir des paramètres extérieurs :

- E : la puissance solaire incidente sur le plan du capteur (W/m²)
- Tm : la température moyenne du capteur (approximée à la moyenne entre les températures d'entrée et de sortie de capteur) (en °C).
- Text : la température extérieure (en °C)

et des paramètres définissant le capteur :

: le facteur optique du capteur, qui est le rapport entre l'ensoleillement absorbé par l'absorbeur et l'ensoleillement incident sur le vitrage. Ce facteur optique est le produit du facteur de transmission du vitrage par le coefficient d'absorption de l'absorbeur .

K : le coefficient de déperditions thermiques (W/°C)

Le bilan thermique en régime stationnaire du capteur exprime que la puissance absorbée E se répartit entre la puissance utile Eu et les pertes thermiques :

   
Eu est donc égale à la partie de la puissance incidente traversant le vitrage et absorbée par l'absorbeur, diminuée des déperditions thermiques (proportionnelles à l'écart de température entre le capteur et l'ambiance) :
 
 
Le rendement du capteur , défini comme étant le rapport entre la puissance utile Eu et la puissance incidente E, s'obtient donc avec l'expression suivante :
 
 

 

Simulation dynamique du rendement d'un capteur thermique :

           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
               
transmission vitrage t   facteur optique b = t.a  
absorption absorbeur a   x m².K/W
coefficient de pertes K W/K.m² pertes optiques 1-b  
température moyenne Tm °C pertes thermiques  
température extérieure Text °C rendement h  
irradiation (W/m²) E W/m²        

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Thomas Letz - INES Education - Savoie Technolac - BP258 - F73375 Le Bourget du Lac -Novembre 2007

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