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3.4Disposition des tuyaux


Nous avons envisagé plusieurs systèmes de chauffage, deux d’entre eux sont constitués de tuyaux.

3.4.1Systèmes avec tuyaux



Ceux-ci ne diffèrent que par la disposition de la tuyauterie, dans les deux cas les matériaux utilisés pour leur fabrication seront les mêmes. Ils sont constitués d’une plaque métallique (de même matériau que les tuyaux) sur laquelle vient se souder la canalisation.

Radiateur


F 3.26 [M]
Ce premier système ne présente pas beaucoup d’avantages mais il est facile à fabriquer.
Ses inconvénients



  • L’eau suit toujours le chemin le plus facile, elle va donc longer le capteur par l’extrémité et une faible partie de l’eau va passer par les tuyaux perpendiculaires au cadre.

  • Perte de pression due à la perte de charges.

Serpentin



Ce second système présente les avantages suivants


  • Facile à fabriquer

  • L’eau n’a qu’un seul chemin pour traverser le capteur

  • La transmission de chaleur est importante (fonction du matériau utilisé)


Ses inconvénients


  • Perte de charges importante due aux nombreux coudes.



F 3.27 [M]

3.4.2Système sans tuyaux



Ce système, le labyrinthe, n’est malheureusement pas fabricable avec les moyens que nous possédons mais il est important de le connaître car ce système est efficace pour la transmission de la chaleur et est beaucoup utilisé dans la fabrication de radiateur. Celui-ci est constitué de deux plaques métalliques conductrices de chaleur entre lesquelles un réseau labyrinthique est soudé.






F 3.28
Ses avantages :


  • L’eau n’a qu’un seul chemin pour traverser le capteur.

  • La transmission de chaleur est importante. (fonction du matériau utilisé)


Ses inconvénients :


  • Perte de charges

  • Impossible à fabriquer à notre échelle.



4.Conclusions et perspectives



La première partie de ce rapport, concernant le bilan thermique nous a permis d’estimer la surface du capteur solaire. Par la suite, il nous a fallu déterminer la structure du système de chauffage et les matériaux constituant le panneau.
Le bilan thermique prend en compte plusieurs phénomènes, les pertes évaporation de l’eau et par convection sous l’effet de l’échauffement de la piscine, les pertes par rayonnement et les apports solaires (direct et diffus) au niveau de la piscine et du capteur. Sous des conditions données (surface et température de la piscine, température extérieure, flux solaire, vent,etc…), nous devions pouvoir calculer la surface de panneaux solaires minimale requises, ceci devant être valable de début juin à mi- août entre 11h et 17h. Le flux solaire ne nous étant pas donné, nous avons du trouver une formule permettant de le calculer à n’importe quel moment de la journée et de l’année, et valider notre formule vérifiant que le flux soit nul aux heures de lever et de coucher du soleil.
Nous avons ensuite choisi la structure du panneau solaire, nous avons opté pour un capteur thermique de type plan. Quant au système de chauffage, il a été choisi sans fluide caloporteur. Ensuite nous avons étudié les différents éléments du panneau solaire pour en choisir les matériaux les mieux adaptés et la disposition adoptée. Au niveau de l’absorbeur nous avons choisi le cuivre et le laiton, qui possédait les meilleures propriétés et nous avons retenu pour la structure de ces tuyaux le serpentin et le radiateur. Au niveau de l’isolant nous avons choisi de la laine de verre pour la partie inférieure et de la mousse polyuréthane pour les cotés. Au niveau de la vitre, nous avons choisi un simple (double) vitrage constitué d’un verre monolithique (simple). Le boîtier sera quant à lui en bois (MDF).
En ce qui concerne l’absorbeur nous devons encore comparer expérimentalement le cuivre et le laiton afin de déterminer lequel présente les meilleures propriétés thermiques. Nous devons, pour notre partie pratique, réalisé des tests qualitatifs en laboratoire. Lors de ces tests nous devrons également comparer les deux structures que nous avons retenues.
D’après les résultats obtenus lors de ces expériences, nous pourrons établir la modélisation d’un système de chauffage d’une piscine de dimension réelle, ce qui constitue la troisième partie de notre projet.


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