L'isolation des systèmes solaires thermiques

Lorsque des utilisateurs investissent dans une installation solaire thermique, ces derniers cherchent à maximiser les avantages de leur installation afin d'assurer un rendement énergétique thermique optimal.

Il est important de prendre en compte l'isolation des systèmes solaires thermiques , les pertes thermiques ne sont pas inévitables à 100%, une isolation parfaite n’existe pas. Cependant, il est possible de réduire significativement ces pertes en se concentrant sur l'isolation des composants essentiels du système thermique : le capteur et le ballon. 

Cette isolation a pour fonction de minimiser les pertes thermiques grâce à une caractéristique appelée coefficient de conductivité. La conductivité thermique d’un matériau désigne son pouvoir à laisser passer la chaleur ou, au contraire, à l’isoler. Plus la conductivité est élevée, plus le matériau laisse passer la chaleur. A l’inverse, plus la conductivité est faible, plus le matériau est isolant.

L'isolation thermique du capteur solaire

Afin de minimiser les pertes thermiques, il existe un ensemble de matériaux isolants, leur objectif est de minimiser au maximum les pertes thermiques. 

Voici quelques matériaux ainsi que leur conductivité :

• Laine de roche avec une conductivité thermique entre 0.032 et 0.040 W/m.K
  
  
• Laine de verre avec une conductivité entre 0.030 et 0.040 W/m.K
  
  
• Mousses de polyuréthane avec un coefficient d’environ 0.022 et 0.030 W/m.K
  
  
• La résine de mélanine caractérisée par une conductivité de 0.035 W/m.K.

Il existe d’autres techniques d’isolant pour le capteur solaire :

• Le vitrage est considéré comme un élément clé de l’isolation du capteur solaire thermique. Il permet de protéger les capteurs interne contre les variations de température et d’améliorer le rendement grâce à l’effet de serre. On utilise en général des vitrages spécifiques produit à base de verre non ferrugineux ou acrylique et bénéficiant généralement d’un revêtement anti-reflet.
  
  
• Le gaz est un isolant interne. Il est situé entre le vitrage et l’élément échangeur. Généralement le gaz utilisé est l’air car il a une bonne isolation et une conductivité thermique de 0,0253 W/m. K. Mais également l’argon avec une conductivité thermique de 0,01684 W/m. K. Et le xénon avec 0.00540 W/m. K.

Contrairement aux autres éléments, les fluides caloporteurs à l’intérieur de capteur qui ont pour objectif de transmettre l’énergie emmagasinée, doivent bénéficier d’une conductivité thermique plus élevée afin de transporter efficacement la chaleur.

L'isolation thermique du ballon de stockage

Afin de garantir une température chaude constante lors du stockage et de diminuer les besoins en chaude, plusieurs techniques d’isolation ont été mise en place. Elles sont également classifiées par leurs conductivités thermiques, couts et impacts environnementaux et servent à isoler le ballon.

• La mousse de polyuréthane (PUR) est très performante avec un coefficient thermique situé entre 0,025 W/m. K. Elle est simple à manipuler et poser mais peu respectueuse de l’environnement. Sa production et son recyclage sont très polluant.
  
  
• Les coquilles en polystyrène, avec une conductivité thermique entre 0,029 et 0,038 W/m. K. Ce système est également très performant mais très polluant. En cas d’incendie, il libère des gaz toxiques.
  
  
• Les laines minérales (roche ou verre), avec une conductivité thermique entre 0,030 et 0,040 W/m. K. Cet isolant est considéré comme sensible à l’eau il est donc préférable de l’utiliser sur des pièces moins humides ou étanches.

Les conduites hydrauliques doivent également être isolées pour garantir un transport énergétique avec le moins de pertes possibles.