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Comme l'énergie solaire ne suffit
généralement pas pour chauffer le local,
tout au moins dans les mois les plus froids,
cette installation solaire est associée à un
chauffage d'appoint fonctionnant
conjointement ou indépendamment du chauffage
solaire (ballon BE).
C'est le système classique généralement
utilisé en Amérique. Dans le cas du
chauffage par l'eau, la solution la plus
économique d'installation consiste à
utiliser les mêmes surfaces de chauffe pour
le chauffage solaire et le chauffage
d'appoint. Lorsque la température de l'eau
solaire est insuffisante en fonction de la
température extérieure du moment, le ballon
électrique BE élève la température de cette
eau à la valeur voulue. Mais alors l'eau,
renvoyée dans les insolateurs, est à la
température de retour du chauffage. Une
autre solution consiste à séparer
complètement le chauffage solaire du
chauffage d'appoint. Dans ces conditions,
l'eau renvoyée dans les insolateurs est à
une faible température, puisque, dans le
circuit, elle n'a pas été réchauffée par le
chauffage d'appoint. Malheureusement, il
faut, dans ce cas, des surfaces de chauffe
séparées pour le chauffage solaire et le
chauffage d'appoint. Cette question est très
importante, car le rendement des
insolateurs, c'est-à-dire la quantité
d'énergie captée pour une installation
donnée, est d'autant plus élevée que la
température des capteurs est plus basse.
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Même par beau temps, le soleil
ne luit pas nécessairement toute
la journée, et, de plus, le
rayonnement solaire est nul
pendant la nuit. C'est pourquoi
lorsque l'apport solaire est, à
un moment donné, supérieur aux
besoins immédiats du bâtiment,
il faut mettre en réserve ce
supplément de chaleur pour
l'utiliser aux heures non
ensoleillées, et en particulier
la nuit. Lorsque le fluide
chauffant est de l'eau, ce
stockage se fait dans un ballon
de capacité suffisante. Lorsque
le fluide chauffant est de
l'air, le stockage de la chaleur
se fait habituellement dans de
la pierraille, c'est-à-dire
qu'il faut disposer de petites
chambres remplies de pierres à
travers lesquelles circule l'air
en se refroidissant. Lorsqu'on
veut utiliser la chaleur ainsi
emmagasinée, on fait circuler
l'air en sens inverse, avant son
envoi dans les locaux. |
Pour fixer les idées, voici les ordres de grandeur des appareils de deux
installations solaires réalisées à
Saint-Quentin, sur deux pavillons
identiques, l'une avec l'eau comme fluide
chauffant, l'autre avec l'air :
Pavillon : chauffage solaire : Dimensions :
— au sol : 11,26 m X 7,66 m = 86,25 m2 ;
— hauteur : 2,50 m ;
— volume : 215 m3.
Déperditions réelles expérimentales, pour 18
°C intérieurs par — 7° C extérieurs : 4 800
kcal. Coefficient G (cal par m3 pour 1°) :
0,9 kcal.
Dimensions des appareils :
— solaire eau chaude : surface des capteurs
: 35 m2 ; volume du réservoir solaire : 3
000 1.
— solaire air chaud : surface des capteurs :
30 m2 ; volume de l'accumulateur à pierres :
11 m3.
Economie d'énergie procurée par le soleil.
Lors des premières installations de
chauffage solaire, des techniciens ont voulu
calculer les économies procurées par le
soleil, en mesurant, pendant une saison, la
consommation du chauffage d'appoint d'un
pavillon équipé d'un chauffage solaire
actif, et en calculant quelle aurait été la
consommation d'énergie sans l'installation
solaire. Ce dernier calcul était effectué
avec les coefficients de déperditions
traditionnels et conduisait à une
surévaluation de l'économie de 15 à 20%. En
effet, les coefficients de déperditions
servant à déterminer la puissance maximale
d'un chauffage sont prévus pour les
conditions les plus défavorables : grand
vent, matériaux humides, etc. Il en résulte
que, pour l'ensemble d'une saison, ils sont
trop forts et conduisent à une estimation
excessive. En opérant sur un groupe de trois
pavillons identiques, équipés l'un d'un
chauffage solaire à eau chaude, l'autre d'un
chauffage solaire à air chaud, et un
troisième chauffé uniquement à l'électricité
et servant de témoin, il m'a été possible de
déterminer, expérimentalement, avec rigueur,
les besoins énergétiques sans chauffage
solaire et avec des chauffages solaires à
eau et à air. L'économie procurée par les
chauffages solaires est la différence entre
la consommation d'énergie du pavillon témoin
et des pavillons solaires. En Picardie, lors
d'une première saison, il a été obtenu une
économie de 33% avec l'installation
traditionnelle décrite précédemment et des
surfaces de chauffe alimentées à une
température moyenne de 50°C au cours de la
saison. En modifiant l'installation, en
particulier en faisant passer directement
l'eau solaire dans l'installation quand elle
n'est pas à une température excessive, et en
modifiant la régulation, il a été possible
de réduire les pertes par le ballon,
l'économie devenant 40%. Enfin, en
remplaçant les surfaces de chauffe
constituées par des radiateurs, par un
chauffage par le sol dont la température
moyenne de l'eau est de l'ordre de 26° à 38°
en moyenne pendant la saison, il a été
possible de porter cette économie à 49%.
Probablement, avec de meilleurs insolateurs,
pourrait-on atteindre une économie de
l'ordre de 51 à 52%. En gros, on peut
admettre que cette économie est de 50%.
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