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Introduction au ballon de stockage solaire thermique


Le ballon de stockage solaire thermique, appelé communément ballon CES ou ballon tampon est un composant clé d'un système de chauffage solaire. Il s'agit d'un réservoir conçu pour stocker l'eau chauffée par des panneaux solaires thermiques. Ces panneaux capturent la chaleur du soleil et la transmettent à un liquide caloporteur (comme de l'eau ou un mélange eau-glycol) circulant à travers eux.

Une fois chauffée, l'eau ou le fluide caloporteur est dirigé vers le ballon de stockage solaire thermique, où il est stocké pour une utilisation ultérieure. Le ballon de stockage conserve la chaleur accumulée pendant la journée afin de fournir de l'eau chaude sanitaire ou de contribuer au chauffage de l'espace habitable lorsque cela est nécessaire, même lorsque le soleil ne brille pas.

Ces ballons sont généralement bien isolés pour minimiser les pertes de chaleur et sont dimensionnés en fonction des besoins en eau chaude de la maison ou du bâtiment, ainsi que de la quantité de chaleur collectée par les panneaux solaires thermiques. Ils sont un élément essentiel des systèmes de chauffage solaire et contribuent à utiliser efficacement l'énergie solaire pour le chauffage domestique ou commercial.

Un ballon tampon solaire ressemble à un chauffe-eau classique. Il se compose d’un réservoir cylindrique recouvert d’une couche isolante, dans lequel est stockée l’eau chaude produite à partir de l’énergie solaire thermique captée par les panneaux solaires.


Fonctionnement d'un ballon solaire thermique


Un ballon de stockage solaire thermique fonctionne en utilisant l'énergie thermique capturée par les panneaux solaires pour chauffer un liquide caloporteur (généralement de l'eau ou un mélange eau-glycol) circulant à travers ces panneaux. Voici le fonctionnement général :

Fonctionnement d'un ballon solaire thermique

  • Captation de l'énergie solaire : Les panneaux solaires thermiques, souvent installés sur le toit d'une maison ou d'un bâtiment, sont constitués de capteurs solaires spéciaux. Ces capteurs absorbent l'énergie du soleil sous forme de chaleur.

  • Transfert de chaleur au liquide caloporteur : Un liquide caloporteur, tel que de l'eau ou un mélange eau-glycol, circule à travers les capteurs solaires. L'énergie thermique capturée par les panneaux solaires est transférée au liquide caloporteur, le chauffant.

  • Stockage de la chaleur : Une fois chauffé, le liquide caloporteur est acheminé vers le ballon de stockage solaire thermique. Ce réservoir isolé est conçu pour retenir la chaleur du liquide, la stockant pour une utilisation future.

  • Distribution de la chaleur : Lorsque de l'eau chaude est nécessaire pour les besoins domestiques ou pour le chauffage, le liquide préalablement chauffé est utilisé pour chauffer l'eau du système de plomberie ou est intégré dans le système de chauffage de l'espace habitable.

  • Circulation continue : Le liquide caloporteur refroidé retourne ensuite vers les capteurs solaires pour être à nouveau chauffé, continuant ainsi le cycle pour collecter davantage de chaleur solaire.


La charge du ballon de stockage s’effectue au moyen d’un échangeur au travers duquel la chaleur du fluide solaire est transférée à l’eau du stockage. Il existe 2 types d'échangeur :

  • Échangeur à serpentin : C'est l'un des types d'échangeurs les plus courants utilisés dans les ballons solaires thermiques. Il se présente sous la forme d'un serpentin (une sorte de tube enroulé) à l'intérieur du réservoir. Ce serpentin est traversé par le liquide caloporteur provenant des capteurs solaires. Lorsque le liquide caloporteur chaud circule à travers le serpentin, il transfère la chaleur à l'eau stockée dans le réservoir autour du serpentin, chauffant ainsi l'eau pour une utilisation ultérieure.

    Échangeur à serpentin
  • Échangeur à plaques : Un autre type d'échangeur utilisé dans les ballons solaires thermiques est l'échangeur de plaques. Contrairement à l'échangeur à serpentin, l'échangeur de plaques est constitué de plaques métalliques superposées à l'intérieur du réservoir. Ces plaques permettent un échange thermique entre le liquide caloporteur chaud circulant d'un côté des plaques et l'eau stockée de l'autre côté. Cette conception offre une surface d'échange thermique efficace et peut être plus compacte que l'échangeur à serpentin dans certains cas.

    Échangeur à plaques


Ces deux types d'échangeurs permettent le transfert de chaleur du liquide caloporteur chauffé par les capteurs solaires à l'eau stockée dans le ballon solaire thermique. Le choix entre un échangeur à serpentin et un échangeur de plaques dépend souvent des spécifications du système, de la conception du ballon et des préférences du fabricant ou de l'installateur.