Dimensionnement d'un chauffe-eau solaire thermique

Sommaire :

• Le calcul de la surface d'un chauffe eau
  
  
• Simulation en ligne des systèmes solaires thermiques

Pour déterminer le dimensionnement d'un chauffe-eau solaire thermique , il est essentiel de disposer des données spécifiques à la résidence où l'installation sera effectuée.

Ces informations sont indispensables pour évaluer les besoins en eau chaude et comprennent ces éléments :

• V : Volume par personne en litre par jour (l/jr) Il s'agit de la quantité d'eau chaude consommée quotidiennement par chaque personne occupant le logement.
  
  

• Ip : Nombre de personnes par logement Cela permet de déterminer le volume total quotidien en eau chaude en multipliant le volume par personne (V) par le nombre de personnes (Ip) dans le logement
  
  

• N : Nombre de logements d’habitation Indique le nombre total de logements pour lesquels le chauffe-eau solaire est destiné.
  
  

• Tc : Température d’eau chaude en K (Kelvin) C'est la température souhaitée de l'eau chaude fournie par le chauffe-eau solaire, mesurée en Kelvin.
  
  

• Tf : Température d’eau froide en K au niveau d’habitation Représente la température de l'eau froide à chauffer, utilisée pour calculer l'écart de température à ajouter (Tc - Tf).
  
  

• Ꝭ : Masse volumique d’eau en kg/l (équivalente à 1kg/l) La masse volumique de l'eau, utilisée dans les calculs.
  
  

• C : Constante (1.1611 Wh/kg. K) Représentant la chaleur massique d’eau. Cette constante est utilisée pour représenter la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'une unité de masse d'eau d'une unité de température. Elle est mesurée en Watt-heure par kilogramme par Kelvin (Wh/kg. K).
  
  

En résumé, ces données sont nécessaires pour effectuer les calculs permettant de déterminer la taille appropriée du chauffe-eau solaire en fonction des besoins en eau chaude de la résidence.

Le besoin en eau chaude se représente sous cette formule : Becs = C x Ꝭ x V x Ip x N x (Tc-Tf) (en Wh/j)

• Becs : besoin en eau chaude sanitaire en kWh/j déjà calculé auparavant
  
  

• Cs : le taux de couverture solaire en %
  
  

• Ir : l’irradiation solaire en kWh/m²/jr
  
  

• ŋ : rendement de système en %

Le calcul de la surface du champ solaire thermique est donc :

Pour avoir le nombre et choisir le type de capteurs à utiliser :

(que ce soit pour une augmentation de température ou de débit)
En cas d’une association en série de capteurs, la température de sortie est calculée par la relation suivante :

NB : le dimensionnement de l’accumulateur/ réservoir, peut être calculé en se basant sur 50 L à 70 L de stockage pour chaque m² de capteur. Il ne faut pas dépasser les besoins journaliers en eau chaude sanitaire

https://valentin.de/calculation/thermal/system/ww/en

Pour faciliter le processus de simulation solaire thermique, il existe un simulateur en ligne de T*Sol mis en place par Valentin software GmbH.

Ce simulateur peut vous aider à déterminer le rendement de votre installation solaire thermique ainsi que sa couverture solaire.

Pour utiliser ce simulateur vous aurez besoin de mentionner les données suivantes :

• L’emplacement du système (lieu et localisation)

• Le choix du système solaire thermique

• La demande en chauffage et eau chaude sanitaire

• La sélection du champ de collecteur

• Déterminer l’inclinaison et l’orientation

Les données mentionnées ci-dessus permettent la création d’un graphique affichant la température moyenne en °C ainsi que l’irradiation en kWh/m ² en fonction des mois de l’année.

• La sélection du réservoir de stockage avec la mention de la marque et du volume

• Vous pouvez ensuite lancer la simulation.

Les résultats apparaitront sous forme de valeurs (la couverture solaire et l’appoint supplémentaire avec l’énergie générée).

Vous obtiendrez un graphique qui décrira la production solaire dont vous avez besoin pour répondre aux besoins de votre habitation (pour chaque semaine de l’année).