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Fonctionnement

Présentation du fonctionnement d'un tube sous vide pour système solaire thermiqueUn capteur solaire “sous vide” est composé d’une série de tubes transparents en verre de 5 à 15 cm de diamètre. Ils permettent d’atteindre des hautes températures (150°C) avec de très bons rendements. Le vide créé à l’intérieur des tubes permet de réduire de manière importante les déperditions lors de la montée en température.


L’air à l’intérieur est évacué pour faire le vide et le tube est fermé hermétiquement. Le tube intérieur sert d’absorbeur car la surface est traitée pour être absorbante et sélective. Ce qui veut dire qu’elle capte le rayonnement solaire, mais qu’en chauffant, elle émet très peu de rayonnements infrarouges. De plus, le vide évite les déperditions thermiques convectives de l’absorbeur.


Tableau présentant les caractéristiques d'un tube sous vide pour système solaire thermiqueLe vide utilisé comme isolant permet de réaliser des capteurs solaires performants sans une isolation thermique rapportée ou un coffre de protection. La couche de baryum (couche argentée) qui se situe au bas des tubes, sert de témoin en cas de brèche, car si elle perd le vide qui lui sert d’isolant, le rendement chute. Dans ce cas, la couche argentée devient blanche au contact de l’air ce qui nous indique une rupture dans l’étanchéité du verre.


Le tube sous vide qui est utilisé pour les capteurs solaires, est un tube à effet “thermos” car le principe d’enveloppe sous vide est utilisé pour garder les boissons chaudes dans une bouteille Thermos. En effet, l’absorbeur n’est pas dans le tube, mais glissé dans l’espace interne d’un tube double enveloppe en verre, ainsi la soudure verre-métal, toujours délicate, est évitée. Elle permet de capter le rayonnement solaire et avec un échangeur, le transfert de l’énergie thermique. La chaleur est transmise hors de l’enveloppe sous vide du tube par la circulation d’un fluide en contact avec l’absorbeur.

 

Il existe trois types de capteurs thermiques: Graphique présentant la comparaison entre les technologies solaire thermique à tube sous vide et solaire thermique à capteur plan

 

- Le capteur plan qui comporte une surface plane absorbant la chaleur, au dessus de laquelle est éventuellement placée une vitre, il s’agit de la première technologie de capteurs thermiques, possédant les rendements les plus faibles.

- Le capteur sous vide à ailettes qui à l’avantage d’être isolé par le vide, possède une meilleure isolation que le capteur plan limitant les pertes vers l’air ambiant. Cette seconde technologie possède néanmoins le défaut d’orientation du capteur plan, perdant du rendement lorsque le soleil n’est pas perpendiculaire aux ailettes.

- La troisième technologie correspond au capteur à double tube sous vide, possédant une excellente isolation thermique. Cette technologie possède l’avantage d’avoir un plus grand rayon de captage que les autres technologies.