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Formules de calcul du rendement des panneaux solaires

Mis à jour le 14/01/2013

Le rendement des capteurs solaires peut être déterminée selon deux méthodes, la première plus simple à appréhender, la seconde plus précise.

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2 méthodes pour évaluer le rendement de capteurs solaires dédiés au chauffe-eau ou au chauffage solaire :

  • méthode française, la plus simple à comprendre,
  • méthode européenne, la plus précise concernant les pertes thermiques des capteurs.


Méthode française

Equation pour la courbe de rendement

r = B-(K x (Tm-Text)) / G

r  représente le rendement en %.

B est le facteur optique (%), il varie entre 50% et 80% selon la nature même du capteur. Le facteur optique correspond au rendement maximal, c'est à dire quand Tm-Text=0.

K est le coefficient de déperdition en W/m².K. Il dépend de la qualité d'isolation du capteur et de la nature de l'absorbeur. Le coefficient K varie de 20 à 25 (voire plus) pour les capteurs sans vitre, de 4 à 6 (voire plus pour les capteurs vitrés... de 1 à 2 pour les capteurs sous-vide SS-C/CU. 

Tm est la valeur moyenne des températures du fluide à l'entrée et à la du capteur en degrés Celsius.

G est l'irradiation solaire en W/m².


Explications

Un capteur performant est un capteur qui a un grand facteur optique B, qui tend vers 1,  et un faible coefficient de déperditions K, qui tend vers 0.

On voit que plus la différence entre la température du fluide caloporteur avec celle de l'extérieur est grande, (Tm-Text) , moins le rendement du capteur thermique est  bon. Une installation solaire devrait systématiquement être conçue avec une température d'entrée du fluide caloporteur la plus faible possible : les systèmes dits "basse température" ont donc un rendement supérieur.


Méthode européenne

Equation pour la courbe de rendement

r = r0 - a1 x ((Tm - Text) / G ) - a2 x G x ((Tm-Text) / G)²

r  représente le rendement en %.

n0 est le coefficient de conversion optique (%)

a1 est le coefficient de déperdition thermique par conduction en W/m².K.

a2 est le coefficient de déperdition thermique par convection en W/m².K.

Tm est la valeur moyenne des températures du fluide à l'entrée et à la du capteur en degrés Celsius.

G est l'irradiation solaire en W/m².

La méthode européenne est plus précise concernant la prise en compte des déperditions thermiques, sachant que pour la plupart des conditions d'utilisation l'influence sur le résultat peut être considérée comme négligeable.

Article mis à jour le 14/01/2013

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