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ENERGIE SOLAIRE
Réalise par :
JABRI MOHAMED
Formateur, ISTHT FOUNTY
NIVEAU : Technicien en maintenance hôtelière

SOMMAIRE
INTRODUCTION.
CHAPITRE 1 : GISMENT SOLAIRE MAROCAIN.
1 ) DONNEES ASTRONOMIQUES.
2 ) DONNEES METEOROLOGIQUE.
CHAPITRE 2 : TECHNOLOGIE DES CAPTEURS SOLAIRES.
1 ) PRINCIPE DE LA PRODUCTION DEL’EAU CHAUDE SANITAIRE SOLAIRE.
2 ) CAPTEUR SOLAIRE : CAPTEUR PLAN VITRE.
3 ) RENDEMENT D’UN CAPTEUR PLAN VITRE.
4 ) PUISSANCE UTILE FOURNIE PAR LE CAPTEUR.
CHAPITRE 3 : CONCEPTION DES INSTALATION SOLAIRE.
1 ) CONCEPTION DES INSTALLATIONS SOLAIRES INDIVUDIELS
2 ) CONCEPTION DES INSTALLATIONS SOLAIRES COLLECTIFS.

L'énergie solaire est l'énergie du soleil fournie par son rayonnement,
directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère.
On peut trouver deux types d’energies fournies par deux systèmes
solaires.

LES PANNEAUX SOLAIRES PHOTOVOLTAÏQUES
• Cellules photovoltaïques disposées sur le panneau
 production d’électricité
• Tension de sortie différente suivant la disposition des cellules
12, 24, 48 V…en courant continu

LES PANNEAUX SOLAIRES THERMIQUES
Ils produisent de la chaleur. Le capteur solaire thermique est
un dispositif conçu pour recueillir l’énergie provenant du
soleil et la transmettre à un fluide caloporteur.

CHAPITRE 1 : GISEMENT SOLAIRE MAROCAIN
la puissance de rayonnement solaire au niveau du sol dépend de la couche
atmosphérique et de la distance qui doit parcourir le rayonnement pour
atteindre un point précis au niveau du sol. Cette distance varie en fonction des
mouvements relatifs de la terre autour du soleil étant :
Rotation de la terre sur elle-même (cycle journalier)
Translation de la terre autour du soleil (cycle annuel)
Le flux solaire en niveau du sol dépendra donc :
De l’instant de la journée (cycle journalier)
Du jour de l’année (cycle annuel) Mais aussi
Du lieu d’installation en fonction de sa latitude.
De l’inclinaison des rayons qui frappent la surface réceptrice.

Au voisinage de la couche atmosphérique, la puissance du rayonnement émis
par le soleil à une valeur moyenne de 1380W/m2 sur une surface placée
perpendiculairement aux rayons.
Le rayonnement qui atteint le sol se compose de rayonnement direct et de
rayonnement diffus
Le rayonnement direct : c’est le soleil que nous voyons briller et qui nous
irradie.
Le rayonnement diffus : c’est le rayonnement absorbé par les particules
en suspension dans l’atmosphère et qui est dissipé dans toutes les directions.
Au niveau du sol la puissance maximal n’est que d’environ 1000W/m2 dans les
conditions climatiques les plus favorables le rayonnement diffus est faible : 150
à 200W/m2
.

Donc le rayonnement direct est absolument nécessaire
.

INCLINAISON DES CAPTEURS
.
L’inclinaison doit être choisie en fonction du moment d’utilisation de
l’installation, l’inclinaison du soleil changeant suivant les saisons.
On choisit donc une inclinaison moyenne.

UTILISATION ANNUELLE DE L’INSTALLATION SOLAIRE
DONC POUR L’EAU CHAUDE SANITAIRE.
A = LATITUDE DU LIEU
UTILISATION EN HIVER DE L’INSTALLATION SOLAIRE
Donc pour le chauffage
A = LATITUDE DU LIEU + 15°
.
.

.
. EXEMPLE :
- Obstacle divers, tel un Immeuble

Coefficient de correction par rapport à l’orientation sud et l’inclinaison 45°
.
.

2) Données météorologiques
.
.

CHAPITRE 2 : TECHNOLOGIE DES CAPTEURS
SOLAIRES.
Principe de la production de l’eau chaude sanitaire solaire
2 ) LES MATERIAUX DE CONSTRUN

SOLAIRES.
Principe de la production de l’eau chaude sanitaire solaire
Une pompe électrique met en mouvement le liquide caloporteur lorsqu’il est
plus chaud que l’eau du ballon de stockage. Son fonctionnement est
commandé par un dispositif de régulation qui gère les différences de
températures : si l’eau du ballon est plus chaude que celle du capteur, la
régulation coupe le circulateur. Dans le cas contraire, le circulateur est remis
en route et le liquide primaire réchauffe l’eau sanitaire du ballon.
La quantité de chaleur fournie dépend d’une part de l’intensité du
rayonnement solaire et d’autre part de l’aptitude du matériel à capter et à
transmettre cette chaleur.
Pour les périodes pendant lesquelles le soleil ne suffit pas à porter l’eau
sanitaire à une température suffisante (temps pluvieux ou très nuageux),
l’appoint thermique peut être assuré soit par une résistance électrique
(thermoplongeur), soit par une chaudière thermique alimentant un second
changeur placé dans le ballon.

SOLAIRES.
Captation des rayons solaire : CAPTEUR PLAN VITRE
Le capteur plan vitré est généralement utilisé dans les
installations de chauffage de l'eau sanitaire . Il est constitué
d'une caisse isolée couverte par un vitrage. A l'intérieur, on
retrouve l'absorbeur dans lequel circule le fluide caloporteur. Le
vitrage bloque le rayonnement infrarouge et isole la lame d'air
au dessus de l'absorbeur pour garde la chaleur.

SOLAIRES.
ABSORBEUR
L’absorbeur est muni de passages pour la circulation du fluide à chauffer.
Le revêtement absorbe et transforme le rayonnement solaire en chaleur.
Un bon revêtement doit
être fortement absorbant.
(Coefficient d’absorption
de 85 à 97%)

SOLAIRES.
REVETEMENT SELECTIF DES ABSORBEURS
Les absorbeurs doivent être traités superficiellement afin de présenter un
aspect foncé (pour mieux absorber le rayonnement), et mat (pour éviter la
réflexion du rayonnement). Pour cela, différentes méthodes sont utilisées :
Revêtement par peinture
Revêtement par électrodéposition
Par oxydation provoquée de l’absorbeur
le coefficient d’absorption (a) est généralement bon : > 0,90 ; par contre, le coefficient
d’émission (b) est élevé : > 0,70. Certaines peintures ont une émissivité égale à l’absorption.
•ces revêtements du type chrome noir ou nickel noir sont performants.
•le coefficient d’absorption (a) supérieur : > 0,95
•coefficient d’émission (b) faible : inférieur 0 ,15
Il faut cependant apporter un grand soin lors de l’application de ces produits pour éviter un
phénomène de pelliculage dans le temps.
dans ce cas, il n y a aucune déposition. L’oxydation de la matière est provoquée, soit par
anodisation (procédure électrochimique), soit par traitement chimique (procédure par trempage).
Les caractéristiques a et b sont au moins égales à celles des revêtements par électrodéposition

SOLAIRES.
ISOLANT
Polystyrène )
- panneaux rigides
-T max = 85 °C l =0,042 W/m. °C
Liége expansé :
-T max = 100 °C l =0,043 W/m. °C
Forma phénol ou urée - formol :
- T max = 140 °C l =0,044 W/m. °C
Laine de verre : - 5 à 10 Cm
- T max = 150 °C l =0,041 W/m. °C
-Craint l’humidité.
Polyuréthane :
- panneaux rigides à 4 Cm
T max = 100 °C l =0,029 W/m. °C
T max = 130 °C l =0,027 W/m. °C
(Utilisation cumulus)
Laine de Roche
•Craint l’humidité
•S’écrase moins que la laine de verre
- T max = 150 °C l =0,041 W/m. °C

SOLAIRES.
RENDEMENT DE CAPTEUR PLAN
la puissance thermique donnée par le capteur au liquide caloporteur est appelée :
PUISSANCE UTILE (Pu) en Watt.
(Pour un même capteur Pu est très variable).
Le rayonnement qui arrive sur le capteur peut être mesuré par sa puissance incidente
Pi (en Watt)
Le rendement du capteur est égal au rapport :
Soit le rapport : Puissance utile
Puissance incidente
R = Pu / Pi

SOLAIRES.
APPORT
a = coefficient de réduction appelé parfois « RENDEMENT OPTIQUE »
<1 pour diverses raisons, dont :
la puissance reçue par les rebords n’est pas utilisée.
La couverture n’est pas absolument transparente.
L’absorption par revêtement n’est pas totale, etc.…
LES PERTES THERMIQUES
C en W/m2.C° = coefficient de pertes
A en m2 = surface du capteur Presque proportionnelle a DT :
DT est l’écart des températures entre le capteur et l’extérieur
la température du capteur est bien représentée par la moyenne Tm des températures :
APPORT = a . Pi
PERTES THERMIQUES = (C. A). DT
Tm = T2 + T1 T1 entrée T2 sortie
2

SOLAIRES.
2
Le Bilan peut s’écrire :
Pu = a. Pi - (C. A) DT DT = Tm – T ext.
H = puissance incidente en m2

SOLAIRES.
2
PUISSANCE UTILE FOURNIE PAR LE CAPTEUR
Nous utilisons l’expression de Pu
Pu = a. Pi – (C. A) DT
PU = a Pi – (C A) DT (avec Pi = A. H)
Pi Pi Pi
r = a – C DT
H
Le rendement d’un capteur est d’autant meilleur que :
DT est petit
 H est grand

SOLAIRES.
2
ABAQUE DE RENDEMENT DES CAPTEUR

CHAPITRE 3 : CONCEPTION DES INSTALATION
SOLAIRE.
Conception des installations solaires individuelles
•Fonctionnement par gravité :
La circulation du fluide résulte de la
différence de densité entre l’eau
chauffée et l’eau froide.
--Avantage : simplicité et
économie d’investissement.
--Inconvénient : la « charge »
disponible étant généralement
faible, la circulation est lente.

SOLAIRE.
Conception des installations solaires individuelles
•Fonctionnement avec pompe de circulation :
L’énergie solaire est aléatoire : conditions
météorologiques d’où la nécessité de la
conjonction des énergies solaires +
traditionnelle selon les 3 principes suivants :
1-Capter l’énergie solaire au maximum :
-Un bon capteur
-Température d’entrée aussi faible que
possible
2-Ne pas mélanger les énergies
3-Consommer la stricte complémentarité des
énergies
L’appoint disponible : électricité, gaz, fuel, …

SOLAIRE.
Conception des installations solaires collectives
•Principe de Fonctionnement :

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