Contribution à l'Amélioration des Performances d'un Capteur Solaire Thermique Plan

Abstract

Abstract : La demande énorme d’eau chaude pour usage domestique a conduit à une augmentation dramatique de la consommation d’énergie nécessaire pour fournir ce service. Pour surmonter ce défi, il est impératif d’intégrer des solutions d’énergie renouvelable. La source d’énergie solaire, en cours de développement, offre une alternative énergétique propre. Les capteurs solaires thermiques à plaques plans sont généralement conçus pour des applications domestiques fonctionnant dans une gamme de température basse et moyenne (entre 50 et 100) qui peuvent fournir une solution efficace et réduire la consommation d’électricité et de gaz. Cependant, ces systèmes de chauffage souffrent d’une perte de chaleur qui les empêche d’atteindre des températures élevées et un rendement thermique. Le but de ce projet de recherche est donc d’améliorer les performances thermiques d’un capteur solaire à plaque plan en utilisant une nouvelle technique d’isolation. Cela peut être réalisé en utilisant l’isolation sous vide de la face avant et l’isolation thermique opaque (laine de roche) de la face arrière d’un collecteur. Une étude théorique comparative a été réalisée pour étudier cette nouvelle technique d’isolation afin de déterminer les meilleures en termes de pertes de chaleur, de températures des absorbeurs et d’efficacité, comme des indicateurs de la performance thermique. Selon les résultats, la nouvelle configuration proposée présente de meilleures performances thermiques que d’autres traditionnelles configurations. En conclusion, la nouvelle configuration présente une solution prometteuse qui a la capacité requise pour produire de l’eau chaude à faible coût et peut être utilisée comme système de chauffage dans diverses activités industrielles et domestiques. لملخص: ٌؤدي الطلب المتزاٌد على الماء الساخن لالستخدام المنزلً إلى زٌادة معتبرة فً استهالن الطالة المطلوبة لتمدٌم هذه الخدمة. لمواجهة هذا التحدي، من الضروري دمج حلول الطالة المتجددة. ٌوفر مصدر الطالة الشمسٌة، الذي هو لٌد التطوٌر، طالة بدٌلة نظٌفة. تم تصمٌم المجمعات الحرارٌة الشمسٌة ذات األلواح المسطحة بشكل عام للتطبٌمات المنزلٌة التً تعمل فً نطاق درجات حرارة منخفضة فعاالً ولد تملل من استهالن الكهرباء والغاز. الكن، هذه األنظمة ومتوسطة )بٌن 05 و055 درجة مئوٌة( والتً ٌمكن أن تكون حالً الحرارٌة تعانً من ضٌاعان فً الحرارة الذي ٌمنعها من تحمٌك درجات حرارة عالٌة وفعالٌة حرارٌة. من هذا المنطلك، فإن الهدف من هذا المشروع البحثً هو تحسٌن األداء الحراري للمجمع الشمسً المسطح باستخدام تمنٌة العزل المبتكرة. حٌث ٌمكن تحمٌك ذلن من خالل استخدام العزل الفراغً األمامً والعزل الحراري المعتم )الصوف الصخري( الخلفً للمجمع. كما تم إجراء ممارنة نظرٌة لتمنٌة كمؤشر على األداء الحراري. وفمً العزل الجدٌدة هذه لتحدٌد األفضل من حٌث فمد الحرارة ودرجات حرارة لوح االمتصاص والفعالٌة، ا ٌُظهر التكوٌن الجدٌد الممترح أدا . فً الختام، واع ًدا لدٌه ًء للنتائج، حرارًٌا أفضل ممارنة بالتكوٌنات األخرى ٌمدم التكوٌن الجدٌد حالً المدرة المطلوبة إلنتاج الماء الساخن بتكلفة منخفضة وٌمكن أن ٌُدمج كنظام تدفئة فً مختلف األنشطة الصناعٌة والمنزلٌة.

The tremendous demand for hot water for domestic use has led to a dramatical increase in energy consumption required to provide this service. To overcome this challenge, it is mandatory to incorporate renewable energy solutions. The solar power source, which is under development, offers a clean alternative energy. Flat plate solar thermal collectors are generally designed for domestic applications operating in a low and medium temperature range (between 50℃ and 100℃) that can provide an effective solution and may reduce electricity and gas consumption. However, these heating systems suffer from heat loss that prevents them to achieve high temperatures and thermal efficiency. Therefore, the aim of this research project is to enhance the thermal performance of a flat plate solar collector using a novel insulation technique. This is can be accomplished by employing vacuum insulation from the front side and opaque thermal insulation (Rockwool) from the back side of a collector. A comparative theoretical study has been carried out for this new insulation technique to identify the best in terms of heat losses, absorber temperatures and efficiency, as an indication of thermal performance. According to the results, the proposed new configuration shows better thermal performance as compared to other configurations. In conclusion, the new configuration presents a promising solution that has the required ability for producing hot water at a low cost and may take place as heating system in various industrial and household activitie