Chapitre II : Etude théorique d’un capteur solaire plan
III- 4-Les différents paramètres d’un capteur
- Paramètres d'ensoleillement : éclairement énergétique du au rayonne soleil et à la durée d'insolation.
- la température extérieure.
- la vitesse du vent sur le capteur III-4-2-Paramètres internes :
- Paramètres de position : l'inclinaison et l'orientation.
- Dimensionnement du capteur : L'épaisseur, la longueur, la largeur, et la surface réceptrice.
- La section de passage du fluide.
III-4-3-Paramètres de fonctionnement :
- La température d'entrée du fluide dans le capteur.
- Les températures des différentes parties du capteur.
- Le débit du fluide caloporteur.
III-5-Déroulement des expériences :
Les séries d’expériences ont été entreprises dans la cour prête du hall de l’atelier de mécaniques au sein de la faculté de technologie. Diverses campagnes de mesures ont été effectuées, en faisant varier différents paramètres tels que :
La variation de l’irradiation solaire
La variation du débit de l’écoulement
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Pour le changement de l’irradiation solaire c’est un paramètre qu’on ne peut pas le contrôlé alors on a laissé le débit constant et pendant une journée claire et bien ensoleillée, et pour la variation du débit c quand l’ensoleillement est constant alors on a pris différentes valeurs à des intervalles de temps constant (chaque 30min).
III-6-Résultats et interprétation :
Ce tableau illustre les différentes températures prises pendant le période de test au niveau des différents points dans le capteur solaire plan.
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 Tableau III.2 : les températures prises au courant de la journée
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III-6-1-Les pertes vers l’avant avec Ic=950w/m² : Avec les paramètres suivant :
Ta= 33°c+273.15 = 306.15 K Tp,m= 117.8°c+273.15 = 390.95 K β = 34° (l’inclinaison du capteur) ξp = 0.9 (émissivité de l’absorbeur) ξg = 0.88 (émissivité du vitrage)
hw = 5.67+3.86 V avec V La vitesse moyenne du vent dans la journée et elle est estimée à 0.0077m/s.
f = (1+0.089 hw-0.1166 hw ξp) (1+0.07866 N) = 0.98 c = 520(1- 0.000051 β²) = 489.34
e = 0.43 (1 -
= 0.32
Avec ses résultats nous obtenons Ut = 5.690 w/m²K
Les pertes vers l’avant avec Ic=850w/m² :
Tous les paramètres restent les même sauf e qui change parce que la température moyenne de l’absorbeur change, et e devient :
e = 0.43 (1 -
= 0.30 avec Tp,m= 100.17°c+273.15 =337.32 K Ta = 33°C+273.15
Donc les pertes deviennent : Ut = 5.403 w/m²K
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- D’après les résultats obtenus des conductances thermiques (les pertes vers l’avant) par rapport à la variation de l’irradiation solaire, on constate que cette dernière varie peut.
Dans notre cas nous avons deux isolants dans le capteur le polyester et le bois, on calcule la résistance de chaque isolant seule puis on calcule la résistance fonction suivante nous permet de les calculés :
Ue=( )
( )
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On calcule le rendement a différentes irradiations solaires, pour un Ic=950w/m² et pour Ic=850 w/m².
En premier on commence par calculer la puissance utile : [ ( )] 850w/m² et 950w/m² respectivement, on constate que le rendement en 850w/m² est de 17.92% plus important que celle de la deuxième irradiation solaire.
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Cela peut être expliqué comme suit :
L’expression de la puissance utile contient deux termes, le premier concerne l’apport de l’irradiation solaire en tenant compte du rendement optique, c’est-à-dire la puissance nette au niveau de l’absorbeur. Le deuxième terme concerne les déperditions globales du capteur solaire. Si on augmente l’irradiation solaire alors la température de l’absorbeur augmente et par conséquent les pertes thermique du capteur augmentes et de ce fait, la puissance utile chute ce qui conduit à la chute du rendement du capteur.
- Evolution de la température du fluide caloporteur en fonction du temps : La figureIII.17 illustre l’évolution de la température du fluide caloporteur a différents instant de la journée.
L’évolution croissante de la température du fluide caloporteur pour les différents points choisi sur le capteur solaire à partir de 11h30 jusqu’à 13h00.
Cette température atteint un maximum de 60°C à 13h 30, et une bref instabilité de cette dernière entre 13h 30 et 14h 30
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FigIII.17 : évolution de la température au cours du temps
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Les (figuresIII.18 ; III.19) illustre le comportement de la température du fluide caloporteur en différents points du capteur
L’élévation de la température arrive a un maximum de T=60°C au niveau des points (T1, T2, T3, T4, T5, T6) figure III.18 et aussi au niveau des points (T7, T8, T9, T10, T11, T12, T13) figureIII.19.
0
figIII.18 : Evolution de la température de l’entré jusqu’au milieu du capteur
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figIII.19 : l’évolution de la température du milieu jusqu’à la sortie du capteur
au niveau de la faculté de technologie au sein de l’atelier de mécanique de l’université de Tlemcen.
Ce travail nous a permis d’étudier le comportement thermique du fluide caloporteur circulant à l’intérieur du capteur solaire et de déduire sa puissance et son rendement.
L’énergie thermique reçue est collectée et absorbée pour ensuite être utilisé au chauffage du fluide caloporteur pour l’utilisation.
Les quantités de chaleur récupérée par l’eau dépendent des bonnes performances et de la conception du capteur.
L’étude de l’influence du flux solaire sur les performances thermiques et par conséquent sur les températures prélevées en différents points du capteur consiste la partie importante de ce travail. Nous avons pu observer une augmentation de la température à l’intérieur du capteur jusqu’à 60°. Ce résultat pourrait être fortement augmenté en minimisent les pertes vers l’avant du capteur en éliminant les pertes par convection entre l’absorbeur et le vitrage en créant le vide.
D’après les résultats obtenus des conductances thermiques (les pertes vers l’avant) par rapport à la variation de l’irradiation solaire, on constate que cette dernière varie peut. On peut donc conclure que la conductance globale thermique du capteur est presque constante.
La température d’entrée été au début 19° elle atteint 35°c pendant une demi-heure au-delà, cette température varie peut pour atteindre 58°C ce qui conduit a conclure que le capteur solaire est à l’état de saturation et aucune augmentation
[2] N. Yamani, K. Mohammedi et A. Khellaf, le potentiel solaire algérien figure parmi l’un des plus importants au monde, portail algérien des énergies renouvelable CDER 2012.
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[4] La plateforme du chauffe-eau solaire individuel en région Provence-Alpes-Côte d’Azur, vivonsolairenpaca.fr, cahier des charges, 2013.
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[6] Division de l’énergie renouvelable et électrique, introduction aux chauffe-eau solaires, Ressources naturelles, Canada, 2000.
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.يٕقاطنا دٔدرًنا ٔ تعئاضنا أٌدٌ ِاَسجَا طٍسبنا زآجنا ادْ
ةسجًُنا براجتنا مك ٌأ اًهع اٍجٕنُٕكتنا تعياج ًف
.
تفاضلإاب تٍُقتنا ٔ تٌداًنا ثابٕعصنا ٔ مٍقارعنا مك ىغر واًتإ ٔ زاجَا ٍي اُكًت تٌٕجنا ثارٍغتنا ىنا
.تفرشي ٔ تٍضري جئاتَ ىهع لٕصحهن ٍكًٌ اي مضفا تقٌرطب ادْ اُهًع
Résumé
Dans notre travaille nous avons voulue réalisé un capteur solaire a eau puis étudier ces performances (énergie reçue, pertes thermiques et le rendement), ce dernier a été fabriqué artisanalement au sein de la faculté de technologie et les essais ont été fait eux aussi au niveau de la faculté, nous avons eu beaucoup de contraintes météorologiques et techniques. Malgré tous, nous avons pu présenter un travail convenable et eu de bons résultats.
Abstract
In our work we want to create a water panel solar and study its performance (received energy, thermal losses and yield), it’s was handcrafted within the Faculty of Technology and the and the tests were also made at the faculty, we had a lot of constraints meteorological and technical Despite all, we could have a decent job and had good results.