Systèmes de chauffage solaire : analyse des technologies de chauffage basées sur des systèmes solaires

La question de trouver des sources de chaleur alternatives devient de plus en plus urgente. Cela est facilité par la hausse des prix du gaz, du charbon et du pétrole.Les systèmes de chauffage solaire, capables de chauffer efficacement une pièce pendant de nombreuses années, constituent une direction très prometteuse.

Vous envisagez d’installer une installation solaire, mais vous avez des doutes et des questions ? Nous vous aiderons à déterminer quand il est approprié d'utiliser l'énergie solaire pour le chauffage et nous décrirons les options possibles pour organiser le chauffage. De plus, nous proposerons des instructions pour fabriquer des systèmes solaires faits maison - capteurs plats et tubulaires.

L'énergie solaire est une source de chaleur alternative

L’idée d’utiliser l’énergie solaire pour se chauffer n’est pas nouvelle. De plus, la faisabilité de son utilisation a été prouvée par les Américains, les Chinois, les Espagnols, les Israéliens et les Japonais.

Le marché regorge d'offres de diverses installations pour convertir l'énergie solaire et son utilisation ultérieure pour des besoins économiques.

Les systèmes solaires sont activement utilisés comme principale source de chaleur dans de nombreux pays du monde. Sous nos latitudes, il est encore utilisé en complément du système de chauffage.

Le coût des systèmes dépend de leur type, de leur superficie et des matériaux utilisés dans la fabrication. D'année en année, on observe une tendance constante à la baisse des prix de tous les types d'installations solaires - systèmes solaires.

Cela les rend plus accessibles à une population plus large. Mais tout le monde n’est pas encore prêt à faire un tel achat.

Mais si vous le souhaitez, vous pouvez construire de vos propres mains un système de chauffage solaire efficace, en dépensant beaucoup moins d'argent.

Un système de chauffage conventionnel qui remplit parfaitement ses fonctions depuis de nombreuses années devient de plus en plus cher. La raison en est la hausse globale des prix des ressources énergétiques dans le monde entier. La volonté naturelle du propriétaire est d’économiser sur le chauffage, qui représente une part importante du budget familial.

Ainsi, un système de chauffage solaire peut remplacer complètement le combustible solide, le gaz ou tout autre habituel. Tout dépend du type et de la taille de la pièce dans laquelle il sera utilisé.

Une option adaptée à un grenier ne conviendra pas à un immeuble résidentiel, et un système qui répond aux besoins d'une maison d'été ne peut pas faire face au chauffage d'un manoir à 2 étages.

Remplacer complètement le chauffage traditionnel par le solaire est parfois problématique. Le propriétaire craint que le système ne fonctionne pas ou qu'il n'y ait pas suffisamment d'espace physique pour installer le nombre requis de panneaux.

Par conséquent, ils utilisent souvent un système de chauffage combiné sans abandonner complètement les équipements à gaz (électriques ou autres) installés. Le niveau de remplacement du chauffage conventionnel par le solaire peut atteindre 90 %.

De plus, le nombre annuel de jours ensoleillés de la zone dans laquelle se trouve la maison est important. De plus, la température moyenne quotidienne n'est pas si importante. De nombreuses installations absorbent efficacement la lumière lors des journées glaciales d'hiver (capteurs solaires utilisant de l'antigel comme liquide de refroidissement).

En plus du chauffage, une installation solaire peut fournir à une maison de l’eau chaude et de l’électricité.

Où l’installation solaire sera-t-elle la plus efficace ?

Lorsqu’il s’agit de remplacer le chauffage par un système solaire, vous devez prendre en compte un certain nombre de facteurs qui affectent son efficacité.

Premièrement, vous devez choisir le bon type de système solaire. À cet égard, vous devez prendre en compte la superficie de la pièce et sa destination. Le plus souvent, il s'agit d'une maison privée dans laquelle vit une famille de 4 à 5 personnes.

Deuxièmement, calculez soigneusement vos besoins en chaleur en fonction de votre consommation maximale pendant la saison froide. Comparez ces chiffres avec la quantité d’énergie générée par mètre carré. m installation solaire. Il ne reste plus qu'à calculer la surface de la structure solaire capable de supporter le chauffage d'une pièce particulière.

La valeur résultante deviendra le facteur principal pour déterminer l'emplacement du système. En règle générale, les propriétaires préfèrent utiliser le toit ou le mur de la maison. Utilisez rarement la zone adjacente ou le toit du garage. Parfois, des supports spéciaux sont construits pour monter l'installation.

La construction de supports spéciaux pour l'installation de systèmes solaires permet leur placement le plus pratique dans la zone locale

Il est important que rien n’empêche la libre pénétration de la lumière solaire sur la surface absorbant la lumière. Vous devez choisir un mur ou une partie de toiture sud, sud-est ou sud-ouest.

Après avoir décidé où seront placés les panneaux solaires, il est nécessaire de procéder à une préparation préliminaire de la maison :

• Libérez de l'espace. Réduisez les plantations excédentaires si elles gênent.
• Renforcez le toit. Ici, il ne faut pas oublier le poids de la structure proposée.
• Isolation supplémentaire du bâtiment. Après tout, cela n’a aucun sens de chauffer la rue.

Troisième, vous devez décider si vous souhaitez acheter ou construire vous-même un système de chauffage. Tout dépend des capacités financières et du désir de consacrer du temps à la fabrication de la structure.

Après avoir choisi la deuxième option, vous devez comprendre le principe de fonctionnement du système souhaité afin de tout assembler correctement.

Options possibles pour aménager le chauffage solaire

Les options de construction d'un système de chauffage solaire dépendent entièrement des souhaits du propriétaire du ménage :

• Application de produits d'usine. Achat de collecteurs prêts à l'emploi avec auto-installation et installation.
• Construction d'un projet pilote. Il est nécessaire de vérifier l'effet de l'utilisation du système pour des calculs plus précis.
• Exécution indépendante d'un cycle complet de travail. Calcul, conception, construction de toutes pièces d'un système solaire, son installation.

Option 1. Cela implique de choisir le bon emplacement pour les installations solaires, car l’efficacité de leur utilisation en dépendra. L'installation nécessitera également des compétences particulières.

Il n'est pas nécessaire de calculer le nombre de panneaux, il suffira d'exprimer tous vos souhaits auprès de l'équipementier.Vous devrez également répondre aux questions de clarification des managers - ça y est, la sélection du nombre optimal de panneaux (collecteurs) se fera sans aucune difficulté.

Pour installer vous-même une installation solaire sur le toit, vous devez vous faire assister par au moins un assistant. Vous ne pouvez pas faire ce travail seul

Option n°2 — construction d'un projet pilote. Ce sera la solution optimale pour les personnes qui doutent. Après tout, la décision finale de remplacer le système de chauffage est difficile à prendre dans l’immédiat. Construire un capteur solaire (à air ou à eau) de petite taille et le tester « en action » sera une expérience enrichissante.

Après avoir évalué les coûts de production réels, les avoir comparés à la valeur marchande de systèmes similaires et calculé les économies réalisées grâce à leur utilisation à la ferme, il sera facile de prendre une décision responsable.

Option n°3 – le choix de vrais maîtres.

Pour chauffer pleinement l'installation, un travail colossal sera nécessaire :

• Calculez la superficie requise du système solaire.
• Déterminez l'emplacement de la future installation et renforcez-la.
• Isolation supplémentaire de la maison.
• Achetez tous les éléments pour construire le système.
• Construire batterie solaire.
• Installez le système construit en vous concentrant sur les exigences de base - l'angle d'inclinaison par rapport à l'incidence de la lumière solaire.

Effectuer un cycle complet de travaux d'installation d'un système ne peut pas être qualifié de tâche facile, mais le processus est extrêmement passionnant. De plus, cela permet d’économiser une somme assez substantielle.

Lorsque vous choisissez un type de chauffage utilisant l'énergie solaire, vous devez décider s'il sera également utilisé pour chauffer de l'eau et produire de l'électricité (cliquez pour agrandir)

Types d'installations pour convertir l'énergie solaire

Selon le principe de fonctionnement, il existe deux types d'appareils qui absorbent la lumière du soleil :

• Batteries basées sur des convertisseurs photoélectriques. Représentant des systèmes d’éléments semi-conducteurs connectés en série ou en parallèle. Ils fournissent du courant pour alimenter les radiateurs domestiques.
• Collecteurs solaires. Panneaux avec un système de tubes remplis d'un liquide de refroidissement : air, mélange antigel ou eau. Ils alimentent le circuit de chauffage en liquide de refroidissement chauffé par le soleil.

Considérons chaque option séparément.

Panneaux solaires

Une batterie solaire convertit la lumière absorbée en électricité. Il est constitué de photocellules (le plus souvent en silicium), capables d'extraire immédiatement le courant électrique continu du rayonnement solaire.

Une telle installation peut être utilisée pour assurer la fonctionnalité des équipements de chauffage électrique. Il doit être connecté au système d'alimentation électrique de la maison.

L'efficacité de conversion du rayonnement solaire avec cette installation est de 5% à 20%, selon le type d'appareil traitant le rayonnement solaire. Capacité 1 m² batterie solaire – 120 W.

Il reste à calculer combien de mètres carrés d'espace seront nécessaires pour répondre aux besoins d'un ménage particulier, en fonction de la taille de la maison, des besoins thermiques individuels et du niveau d'isolation des structures.

Il est plus pratique de placer des panneaux solaires sur le toit de la maison, en choisissant à cet effet son versant sud

Pour le chauffage, les panneaux solaires sont plus efficaces dans les régions du sud. Leur principal inconvénient est une diminution de l'efficacité au crépuscule et par temps nuageux, ainsi qu'un manque total de performances la nuit.

Pour fabriquer une batterie solaire de vos propres mains, vous devrez d'abord assembler le cadre, souder les cellules solaires, puis poser soigneusement le tout et utiliser du mastic.

Pour réaliser le cadre, des lattes de bois et des coins en aluminium sont utilisés.Tout dépend de la taille de la structure à assembler et de l'emplacement de son installation. Les cellules solaires - les plaquettes de silicium - constituent la partie la plus consommable de la structure. Ils sont monocristallins et polycristallins. Les premiers sont un peu plus chers, mais leurs performances sont 5 % supérieures.

Les fabriquer soi-même est impossible. Il est préférable d'acheter des convertisseurs photoélectriques avec des conducteurs déjà soudés.

Ils doivent être placés sur une base en panneaux de fibres, puis fixés dans le cadre, faire passer les fils des éléments vers l'extérieur et remplir tous les trous avec du mastic. Laissez la structure sécher complètement et recouvrez-la d'un couvercle en verre ou en plastique transparent.

Les schémas d'installation et les méthodes de connexion des panneaux solaires sont décrits dans Cet article.

Collecteurs solaires

Les collectionneurs ont une manière fondamentalement différente de convertir la lumière absorbée. Leur travail est basé sur le passage du liquide de refroidissement dans des canalisations.

Selon la conception, on peut distinguer trois principaux types de capteurs, le plus souvent utilisés pour la construction d'un système de chauffage solaire :

• Plat. Le dissipateur thermique - leur absorbeur est en tôle avec une surface extérieure noircie. Lorsqu'il est chauffé, il transfère de l'énergie au liquide de refroidissement du système de chauffage.
• Vide. Collectionneur système de type vide fabriqué selon la conception du thermos, grâce à laquelle la chaleur reçue du soleil est préservée presque deux fois mieux.
• Moyeux. L'appareil est équipé d'une partie miroir concave avec une grande surface qui concentre la lumière du soleil sur une petite zone absorbante.

Les installations solaires les plus courantes dans la vie quotidienne sont équipées d'un système de tubes réalisé sous la forme d'éléments connectés en parallèle ou d'une bobine. Les tubes sont remplis soit d'eau technique, soit d'un mélange d'eau avec un liquide antigel ou de l'air.

Après avoir visualisé les principales parties d'une installation solaire, il est plus facile de décider où il est préférable de placer certains composants (+)

L'installation d'air peut être utilisée comme source de chauffage supplémentaire. Il n’est pas en mesure de fournir entièrement du chauffage à une habitation, quelle que soit la région où elle se situe. La principale caractéristique de ce type de système solaire est l’air, qui agit comme liquide de refroidissement.

Les systèmes tubulaires sont très activement utilisés pour le chauffage toute l'année. L'antigel ou le mélange antigel est chauffé par les rayons du soleil, puis passe dans des tubes d'échange thermique internes, puis envoyé vers le réservoir de stockage.

Le mouvement du liquide est stimulé par une pompe, grâce à laquelle il passe du réservoir au système de chauffage. Le liquide de refroidissement chauffé déplace la partie refroidie du liquide, qui doit retourner vers le collecteur et se réchauffer.

Le principe de fonctionnement d'un système solaire plat repose sur la pénétration de la lumière solaire dans le panneau où se trouve l'absorbeur de chaleur. Il s'échauffe et dégage de la chaleur, qui est transférée au liquide circulant dans des tubes métalliques (le plus souvent en cuivre).

Que pouvez-vous construire vous-même ?

Vous pouvez construire de vos propres mains un système de chauffage solaire à l'aide d'un collecteur à air. Il est préférable de le placer sur le mur sud du bâtiment.

Plus la surface de la pièce chauffée est grande, plus la surface occupée par le collecteur est grande - peut-être tout le mur de la maison. De plus, ce système solaire peut être construit dans le grenier.

Lorsque vous envisagez d'installer un système de chauffage à air dans les combles, vous devez vous assurer qu'il peut supporter le poids de l'installation (+)

Un capteur solaire qui chauffe la masse d'air remplit ses fonctions de chauffage grâce aux flux d'air passant à l'intérieur du système.Le liquide de refroidissement circule dans le circuit, se refroidit et pénètre à nouveau dans le système. Le déplacement des flux d'air peut s'effectuer naturellement ou à l'aide d'un ventilateur.

Quant aux matériaux de fabrication du collecteur d'air, vous pouvez utiliser divers outils disponibles. Il n’y a pas de règle unique.

Les artisans à domicile améliorent ce type de système solaire, assemblé à la maison. Certaines personnes s’efforcent d’obtenir une option moins chère, sacrifiant ainsi l’efficacité, tandis que d’autres font le contraire.

Après avoir compris les principaux éléments du collecteur d'air, il est plus facile de décider de l'emplacement de son installation - toit ou mur (+)

Regardons les principales méthodes.

Caractéristiques de l'installation d'un système solaire tubulaire

Un système de chauffage solaire tubulaire peut être utilisé dans diverses régions. Cela ne dépend pas de la température extérieure. L'essentiel est que l'installation reçoive le maximum de soleil.

L'antigel utilisé comme liquide de refroidissement ne gèle pas à basse température. Par temps clair d’hiver, la quantité de lumière solaire dépasse la quantité de lumière reçue en été.

Un capteur solaire tubulaire est constitué d'un système de tubes à vide transparents reliés les uns aux autres. Ils contiennent une substance à bas point d’ébullition. Lorsqu'il bout, il s'évapore, transfère sa chaleur à la pointe de cuivre et s'écoule, où tout se répète.

Les tubes à vide en verre résistant au feu sont remplis à l'intérieur d'une substance qui peut bouillir à basse température (+)

Les tubes à vide absorbent jusqu'à 90 % de tout le rayonnement solaire (visible et infrarouge). L'énergie solaire, convertie en chaleur, est fournie au liquide de refroidissement. Il transfère cette énergie davantage à travers le système - vers un échangeur de chaleur situé dans un réservoir de stockage spécial.

Le mouvement du liquide de refroidissement et de l'eau dans les systèmes de chauffage est dû aux pompes. Il est important que le réservoir ait une bonne isolation thermique. En règle générale, il y a deux échangeurs de chaleur : l'un est connecté au chauffage d'appoint, le second est connecté aux capteurs.

Dans les maisons équipées de ce type d'installation solaire, il est avantageux de raccorder en plus un système de chauffage par le sol. Cela permet au bâtiment d'être chauffé plus efficacement.

Quant à l'installation de collecteurs tubulaires, vous pouvez l'installer vous-même. La seule chose à prendre en compte est l'angle d'inclinaison de travail : il doit être d'au moins 20°.

Le capteur solaire tubulaire est placé sur le toit en choisissant la direction la plus ensoleillée. Il est important qu'il n'y ait pas d'immeubles de grande hauteur à proximité qui gêneraient la libre pénétration de la lumière du soleil.

Il ne sera pas possible de construire une installation à vide de vos propres mains - il est impossible de fabriquer des tubes à vide à la maison. Ceci est réalisé par des usines spécialisées dans la production de systèmes solaires sous vide.

Installation solaire plate

Un capteur solaire plat est souvent utilisé pour le chauffage.

Pour le construire, vous aurez besoin de :

• armature en métal;
• fond résistant;
• couche d'isolation thermique;
• une couche noire d'absorbeur de rayonnement solaire (adsorbeur) ;
• couvercle transparent - plastique, verre;
• tubes pour liquide (cuivre, aluminium).

La structure doit être équipée de canalisations d'entrée et de sortie et d'une pompe pour une circulation efficace des fluides.

Vous pouvez assembler une installation solaire plate de vos propres mains. Pour ce faire, ils utilisent souvent des moyens improvisés, choisissant des matériaux moins chers comme analogue (+)

Le capteur plat peut être installé sous n'importe quel angle, la condition préalable est de le débarrasser de la neige et de la poussière. C’est particulièrement bon pour les climats chauds.

Pendant la saison froide, on observe de faibles performances et des pertes de chaleur élevées.Ce qui remet en cause l’utilisation de ce seul système solaire pour un chauffage complet. Il serait optimal d'utiliser une installation solaire plate avec un chauffage au gaz, électrique ou à combustible solide.

Nous vous invitons à lire des articles sur les systèmes de chauffage solaire faits maison :

1. Comment fabriquer un capteur solaire pour chauffer de vos propres mains - guide étape par étape
2. Comment fabriquer une batterie solaire de vos propres mains : méthodes d'assemblage et d'installation d'un panneau solaire

Encore une fois sur l'opportunité

Il est avantageux d’utiliser l’énergie solaire pour le chauffage plutôt que les ressources énergétiques conventionnelles. Selon le type d'installation solaire choisi, les économies sur la consommation de chaleur payante peuvent aller jusqu'à 100 %.

Une option pour remplacer complètement le système de chauffage consiste à utiliser des collecteurs avec des tubes à vide. Il s'agit d'un projet assez coûteux au stade initial. À l’avenir, il pourra garantir une indépendance énergétique totale, amortie en 6 à 8 ans.

L'ingéniosité des artisans à domicile ne connaît pas de limites - un tuyau ordinaire peut être utilisé comme labyrinthe pour faire circuler le liquide à l'intérieur du collecteur

La durée de vie des installations solaires peut aller jusqu'à 25 ans. Ils nécessitent peu d'entretien - nettoyage périodique des surfaces de la neige, de la poussière et des débris. Quant aux réparations, vous pouvez les faire vous-même. Un inconvénient majeur est que les capteurs plans et les panneaux solaires ont « peur » des ouragans.

Un tel chauffage est sans danger pour les habitants de la maison et pour l'environnement. C’est totalement gratuit et ne dépend pas des taux de change ni des prix de l’énergie.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo démontrera le processus de construction d'une batterie solaire de vos propres mains :

Une aide visuelle pour la construction d'un système de chauffage à air :

Technologie pour réaliser une installation solaire plate de vos propres mains :

Les centrales solaires ou les systèmes de chauffage solaire ont fait leurs preuves dans le monde entier. Ils vous permettent de recevoir de la chaleur gratuitement, réduisant ainsi de 30 % le coût des factures de chauffage.

Il est possible de remplacer complètement les ressources énergétiques par l’énergie solaire dans votre système de chauffage. Un autre avantage non négligeable est que vous pouvez monter vous-même l’installation solaire.

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