Dimensionnement et étude de performance d'un chauffe-eau solaire à capteur plan vitré pour un usage domestique.

Abstract

Le but principal de ce travail est de dimensionner les composants d’un chauffe-eau solaire (CES) thermique à capteur plan vitré et d’étudier sa performance pour un usage domestique. Tout d’abord, ce travail fait un rappel de quelques généralités sur les chauffe-eaux solaires. L’accent est mis sur les phénomènes physiques mis en jeu lors du chauffage de l’eau sanitaire. De même une étude bibliographique des différents composants et différents types de chauffe eau solaire ainsi que leurs modes de fonctionnement ont été présentées. Ensuite, un dimensionnement et une étude expérimentale des kits de CES à thermosiphon monobloc et à circulation forcée ont été réalisés. Pour ce faire, des prises de température du fluide caloporteur ont été effectuées à l’entrée et à la sortie des capteurs solaires ainsi que celle de l’eau du ballon de stockage. Enfin, les résultats expérimentaux obtenus ont permis de tracer plusieurs courbes et d’étudier la performance des chauffe-eaux solaires. Ces résultats nous ont permis de conclure que ces deux kits de chauffe-eau solaire sont performants car respectent les exigences de fonctionnalités. Sachant que la durée de vie d’un chauffe-eau solaire est de 20 ans en moyenne, le dimensionnement effectuer sur les deux kits nous ont permis d’obtenir les résultats suivants. Pour un kit de chauffe-eau solaire à circulation forcée ayant un ballon de stockage de 250 litres avec deux capteurs solaires de surface totale 4 m2 montés en séries. Le rendement du système solaire est de 76 % avec un taux de réduction d’émission de gaz à effet de serre (CO2) de 933,59 kg par an, soit un taux d’amortissement de 9 ans. Par contre, pour le kit du chauffe-eau solaire à thermosiphon monobloc dont le volume du ballon de stockage est de 300 litres avec deux capteurs de surface totale 4 m2 montés en parallèles. Le rendement du système solaire est de 88 % avec un taux de réduction d’émission de gaz à effet de serre (CO2) de 1190,8 kg par an et un taux d’amortissement de 6 ans. Une étude comparative nous a permis de conclure que l’installation d’un chauffe-eau solaire à thermosiphon monobloc serait plus rentable dans notre pays, du fait que nous sommes situés dans une région tempérée. Cependant, il n’est pas adapté à tout type d’habitation. Dans ce cas, nous pouvons faire recourt au système à circulation forcé.