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Solar Heating Systems in Manitoba Solar Energy Every second, the sun generates immense amounts of energy called solar radiation. The energy is radiated into space as sunlight (47%), ultraviolet rays (7%) and infrared radiation or heat (46%). Only a small portion of this energy is inter- cepted by the earth, one part in a billion, but this amount is still enormous. The heat that builds up in a car when it is parked in the sun, with the windows closed, is an example of solar energy. Sunlight comes in through the windows and heats up the interior of the car. Manitoba Solar Resources Manitoba has abundant solar energy resources. Every day the amount of direct solar energy received in Manitoba is equivalent to our total electrical requirements for 50 years. Solar radiation can be “captured” and converted to useful energy. There are simple systems that convert solar energy into low-grade heat (temper- atures below boiling point), which can be used for heating homes, swimming pools and providing hot water. Basics of a Solar Heating System A solar heating system consists of collectors, a storage unit, a circulation system and controls. The key element is the solar collector. Its func- tions are to absorb the maximum incoming solar energy and transfer this energy to the heat trans- fer medium with a minimum of loss due to reflec- tion, conduction, and re-radiation. The most popular form of heat transfer medium for solar heating systems at present is a water and anti- freeze mixture, although water and air are also commonly used. When the medium is a liquid, the storage unit can be a single stand-alone storage tank, or can also be connected to an existing conventional gas or electric hot water tank. When the medium is air, the storage unit consists of an enclosed container full of rocks or other suitable material. All but the most simple types of solar heating systems have a circulation system to keep the heat-transfer medium continu- ally moving from collector to storage unit. Except where this flow is by natural convection, a pump or fan is needed to force the heat-transfer medium on its way. A control unit, with a temper- ature sensor, turns the pump or fan on and off as required to maintain proper temperatures in the system. Solar Collectors There are several different kinds of solar collec- tors but the three main types are the flat plate collector, the concentrating collector and the evacuated tube collector. Flat-Plate Collector This type of collector consists of one or more sheets of glass, or other clear material, called glazings, which help trap solar heat. A black, cor- rugated, flat or grooved plate, called an absorber plate, absorbs the trapped heat and transmits it to the heat transfer medium, which flows through a network of tubes or passages bonded to the absorber plate. Headers or manifolds attached to the tubes admit and discharge the heat transfer medium at the top and bottom of the collector and allow connection to external pipes and the storage unit. Insulation installed under the absorber plate prevents or slows down the loss of heat from the back and sides of the collector. A frame, or container that resembles a large flat box surrounds all the other components of the collector to keep them free from dust, moisture and other contaminants. Flat Plate Collector Frame Transparent Covers Absorber Plate Header Collector Tube Insulation

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Page 1: Solar Heating Systems in Manitoba · Passive solar hot water systems use the natural convection of solar-heated water to create circu-lation (warm water is lighter and rises, cold

Solar Heating Systems in Manitoba

Solar EnergyEvery second, the sun generates immenseamounts of energy called solar radiation. Theenergy is radiated into space as sunlight (47%),ultraviolet rays (7%) and infrared radiation or heat(46%). Only a small portion of this energy is inter-cepted by the earth, one part in a billion, but thisamount is still enormous.

The heat that builds up in a car when it is parkedin the sun, with the windows closed, is anexample of solar energy. Sunlight comes inthrough the windows and heats up the interior ofthe car.

Manitoba SolarResourcesManitoba has abundant solar energy resources.Every day the amount of direct solar energyreceived in Manitoba is equivalent to our totalelectrical requirements for 50 years.

Solar radiation can be “captured” and convertedto useful energy. There are simple systems thatconvert solar energy into low-grade heat (temper-atures below boiling point), which can be used forheating homes, swimming pools and providinghot water.

Basics of a Solar Heating SystemA solar heating system consists of collectors, astorage unit, a circulation system and controls.

The key element is the solar collector. Its func-tions are to absorb the maximum incoming solarenergy and transfer this energy to the heat trans-fer medium with a minimum of loss due to reflec-tion, conduction, and re-radiation. The mostpopular form of heat transfer medium for solarheating systems at present is a water and anti-freeze mixture, although water and air are alsocommonly used. When the medium is a liquid,the storage unit can be a single stand-alonestorage tank, or can also be connected to anexisting conventional gas or electric hot watertank. When the medium is air, the storage unit

consists of an enclosed container full of rocks orother suitable material. All but the most simpletypes of solar heating systems have a circulationsystem to keep the heat-transfer medium continu-ally moving from collector to storage unit. Exceptwhere this flow is by natural convection, a pumpor fan is needed to force the heat-transfermedium on its way. A control unit, with a temper-ature sensor, turns the pump or fan on and off asrequired to maintain proper temperatures in thesystem.

Solar Collectors

There are several different kinds of solar collec-tors but the three main types are the flat platecollector, the concentrating collector and theevacuated tube collector.

Flat-Plate Collector

This type of collector consists of one or moresheets of glass, or other clear material, calledglazings, which help trap solar heat. A black, cor-rugated, flat or grooved plate, called an absorberplate, absorbs the trapped heat and transmits itto the heat transfer medium, which flows througha network of tubes or passages bonded to theabsorber plate. Headers or manifolds attached tothe tubes admit and discharge the heat transfermedium at the top and bottom of the collectorand allow connection to external pipes and thestorage unit. Insulation installed under theabsorber plate prevents or slows down the loss ofheat from the back and sides of the collector. Aframe, or container that resembles a large flatbox surrounds all the other components of thecollector to keep them free from dust, moistureand other contaminants.

Flat Plate Collector

Frame

Transparent Covers

Absorber Plate

Header

Collector Tube

Insulation

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Freeze protection

Solar water heaters designed for use during coldweather must be protected from freezing.

One method of freeze protection allows the waterin the collector loop to automatically drain into atank or reservoir whenever the circulating pumpstops or the temperature of the water in the loopdrops below a preset temperature. These typesof systems are called drainback systems.

In another type of protection, a special non-toxicanti-freeze is used to transfer heat from the col-lector to the storage tank through a heatexchanger or copper coil installed in the tank.The heat exchanger keeps the anti-freeze sepa-rated from the water being heated, but allows the heat of the solar heated anti-freeze to flowinto the water in the storage tank. This is com-monly called a closed loop system. Smallsystems that do not use anti-freeze or heat exchangers, but heat the water directly in the collector are called open loop systems.

Evacuated Tube Collector

This collector consists of several individual glasstubes, each containing a black metal pipe orabsorber through which the heat transfer mediumpasses. The space between the black absorberand the glass tube has had all the air evacuated,so that a vacuum exists between the absorberand the glass tube. Because a vacuum is suchan excellent insulator, the evacuated tube losesso little heat to the air that it is able to producehigher liquid temperatures than other collectors,even in low winter temperatures.

Concentrating Collector

This collector reflects and focuses the sun’senergy onto an absorbing surface, therebyincreasing the intensity of the solar radiation.Consequently, higher temperatures are obtainedthan with flat-plate collectors.

The ideal tilt angle can be calculated by using thelatitude of the location or site of the solar heatingsystem, minus the declination or solar position ofthe sun. This is generally equivalent to the sitelatitude plus or minus 10-15 degrees. In winter,the sun is low in the sky so a higher tilt angle (latitude plus 10-15 degrees) should be used, butin summer, the sun is higher and a lower tiltangle (latitude minus 10-15 degrees) is required.The angle is not critical and can vary 10 degreeswithout adversely affecting the output of thesystem. In Manitoba, a tilt angle of approximately65-70 degrees from the horizontal for winter operation and 35-40 degrees from the horizontalfor summer operation would produce adequate performance.

Evacuated Tube Collector

Concentrating Collector

Tilt Angle of a Collector

Mounting

Solar collectors can be mounted on the ground,on the side of a building or on a building roof.Ideally they should face due south, be free of anyshade and be angled or tilted so that the surfaceof the collector is perpendicular to the sun’s rays,to ensure the maximum amount of sunlight fallson the surface of the collector.

Collector Tube

Reflector

Absorber

Reflector

Evacuated Tube

Inflow Outflow

Glass Tube

Absorber

Winterposition

Summerposition

Degree of Latitude

SupportFrame

Collector

Horizontal

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Passive solar hot water systems use the naturalconvection of solar-heated water to create circu-lation (warm water is lighter and rises, cold wateris heavier and falls to take its place). The twomost common types of passive solar hot watersystems are called integral collector/storage (ICS)systems and thermosiphon systems.

ICS systems, also called batch or breadbox waterheaters, combine the collector and storage tankinto one unit. The collector/storage tank ispainted flat black and insulated on the bottom,back and sides. The sun shines into the collectorand strikes the storage tank, directly heating thewater. The large thermal mass of the water, plusa removable or hinged insulated cover for the topand front of the tank, help to reduce heat lossand prevent the stored water from freezing. Toimprove the performance of the unit, aluminumfoil reflectors and a sheet of glass or some othertransparent material can be added to the south-facing top, and front. The simplest type of ICSsystem is a black plastic water bag hung in thesun. This type of system will heat water duringthe day for use in the evening for a shower orwashing.

Seasonal solar water heaters, designed for useonly during the spring, summer and fall, areusually protected from freezing by automatic dripvalves or manual hand valves that allow thewater from the collector loop and piping to flowinto a drain whenever freezing conditions occur.

Solar Heating SystemsSolar heating systems can be divided into twocategories, or groups. These are passive andactive systems.

Passive Solar Heating Systems

Passive solar heating systems collect and storesolar energy primarily by using natural heat flowprocesses. These systems are relatively mainte-nance-free because they do not use any controls,pumps, fans, sensors or other mechanical parts.Because of their simplicity, passive systems tendto be very reliable and can also cost very little toinstall.

A passive solar space heating system is asystem that heats the inside space of a buildingusing elements of a building such as the windowsand walls to collect, store and distribute heat. In apassive space heating system, south-facingwindows allow solar radiation to enter the build-ing. This radiation warms interior surfaces. Therate of heat absorption can be increased by usingdark and rough-textured surfaces.

Large tanks of water or materials that have highthermal capacities, such as brick and concrete,are frequently used to build a thermal wall toincrease the amount of energy that can bestored. Thermal walls are at least 20 cm. (8 in.)thick. Generally, the thicker the wall, the less theindoor temperature fluctuates.

When planning a passive solar heating system,take care that the foundation and all supportsunder the thermal storage system are reinforcedto hold up the extra-heavy loads. Overheatingproblems can be corrected by installing an insu-lated shutter or blind to block the unwanted solarradiation.

Many homes being built today have high levels ofinsulation in the walls and high-performancewindows on the south side of the home to takeadvantage of passive solar heat. Very few have athermal wall installed, because of the addedcosts involved.

ICS System

A thermosiphon system uses a separate storagetank located above the collector. Liquid in the col-lector is warmed by solar radiation and rises nat-urally above the collector to the storage tank. Thecooler liquid in the storage tank sinks to thebottom of the storage tank and flows by gravityback into the solar collector, where it is heated bythe sun and rises to the storage tank once again.As long as the sun is shining, the liquid will con-tinue to heat up until the maximum working tem-perature of the system is reached. It is notuncommon to get temperatures as high as 65°C(150° F) in the storage tank.

1. Water Tank2. Hinged Lids3. Insulation4. Aluminum Foil Reflectors5. Adjustable Guide6. Transparent Covers

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Because active systems use a number of high-performance components such as pumps, fans,thermostats, automatic valves and other devices,they tend to require more maintenance and bemore expensive to install than passive systems.

Solar Swimming PoolHeating SystemsSwimming pools represent an ideal applicationfor solar heating, since pool heating is required atthe time when solar energy is most readily avail-able. The temperature difference between thepool water and the outdoor air is usually small, sothat uncovered, multi-channelled black plasticpanels can be used as collectors. The blackplastic panels are inexpensive, do not corrodeand can be installed easily.

A simple trickle-down solar collector can also bebuilt to help extend the swimming season withoutusing a pool heater. The trickle-down collectorconsists of a black corrugated absorber (metal orplastic) in an open frame, with a trough at thebottom and a large pipe with many holes in it atthe top. Water is pumped to the large pipe at thetop of the collector and allowed to trickle throughthe holes and down the black corrugated plate.Absorbing heat from the corrugated plate, thewarm water collects in the trough at the bottomand flows back to the pool. As high temperaturesare not required, no glazing is necessary, but thecollector may need to be cleaned out regularly.Adding a layer of glass to the collector will

Active Solar Heating Systems

A solar heating system that moves heated airwith a fan or a heated liquid using a pump isknown as an active solar heating system.

One form of active solar space heating systemuses a fan to move air from the collectors (whereit is heated by the sun) to a storage unit (usuallyan enclosed bin full of rocks) until it is needed.

Another type of active solar space heatingsystem uses a pump to push water or a waterand anti-freeze solution through the solar collec-tor and then through pipes that are laid in a thickconcrete floor. The concrete floor acts like athermal storage unit and stores the heat. Theconcrete will re-radiate the heat to the room,even after the sun has stopped shining on thecollector.

Thermosiphon Hot Water System

Active Solar Space Heating System

Active Solar Hot Water System

Active solar hot watersystems use a pumpto circulate water orother heat transferliquids through thecollectors, to thestorage tank (whereheated water is keptuntil it is needed).

ColdWater

SeasonalDrain

Collector

InsulatedStorageTank

SolarHeated

Water

Collector

RadiantFloorSlabPump

Collector

Pump

LiquidStorage

Tank

Storage

DistributionWater

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Systèmes de chauffage solaire au Manitoba

Énergie solaireLe soleil produit chaque seconde une immensequantité d’énergie que l’on appelle « rayonnementsolaire ». Cette énergie est dispersée dans l’atmo-sphère sous différentes formes : lumière solaire (47%), rayons ultraviolets (7 %) et rayons infrarouges,ou chaleur (46 %). Bien que la Terre ne reçoivequ’une fraction de l’énergie solaire, soit une partiepar milliard, ce rayonnement intercepté par notreplanète est très considérable.

L’accumulation de chaleur dans une voiture station-née au soleil, les fenêtres fermées, est un bonexemple des effets de l’énergie solaire. La lumièresolaire pénètre par les fenêtres et réchauffe l’in-térieur de la voiture.

Ressources en énergiesolaire au ManitobaLe Manitoba bénéficie d’une abondance deressources en énergie solaire. Cette province reçoittous les jours une quantité d’énergie solaire directequi équivaut à la totalité de nos besoins en électricitépendant 50 ans.

L’énergie solaire peut être captée et transformée enénergie utile. Il existe de simples systèmes capablesde transformer l’énergie solaire en chaleur à basniveau, c’est-à-dire à des températures inférieuresau point d’ébullition, qui peut servir à chauffer leshabitations et les piscines ainsi qu’à approvisionnerles habitations en eau chaude.

Rudiments d’un système de chauffage solaireUn système de chauffage solaire se compose decapteurs, d’un réservoir de stockage, d’un systèmede circulation et de régulateurs.

L’élément clé du système est le capteur solaire, dontles fonctions sont d’absorber le maximum de rayon-nement solaire et de transférer cette énergie aufluide caloporteur en émettant le minimum de reflets,de conduction et de rayonnement. À présent, laforme de fluide caloporteur la mieux connue dansles applications de systèmes de chauffage solaireest un mélange d’eau et d’antigel. L’eau et l’air sontégalement d’usage commun. Dans le cas d’unmoyen de transport d’énergie liquide, l’accumulateurpeut être un réservoir de stockage autonome ou

peut également être raccordé à réservoir chauffe-eau conventionnel électrique ou au gaz. Dans le casd’un moyen de transport d’énergie à air, le réservoirde stockage est un contenant clos qui renferme unlit de pierres ou d’un autre matériau convenable.Tous les systèmes de chauffage solaire, à part lesplus simples, sont munis d’un système de circulationqui permet un transfert constant de fluide caloporteurdu capteur au réservoir de stockage. Sauf dans lescas où cette circulation se fait par convectionnaturelle, les systèmes emploient une pompe ou unventilateur pour véhiculer le liquide caloporteur dansla direction voulue. Un régulateur muni d’undétecteur de température contrôle le fonctionnementmarche-arrêt de la pompe ou du ventilateur, selonles besoins, afin de maintenir un niveau de tempéra-ture optimal à l’intérieur du système.

Capteurs solaires

Il existe plusieurs différents types de capteurssolaires. Les trois principaux sont le capteur plan, lecapteur à concentration et le capteur à tube sousvide.

Capteur solaire plan

Ce type de capteur solaire est constitué d’une ou deplusieurs plaques de verre ou d’un autre matériautransparent, appelées vitrages, qui aident à capterl’énergie solaire. Un absorbeur, composé d’uneplaque peinte en noir et pouvant être ondulée, planeou rainurée, a pour fonction de capter le rayonne-ment solaire incident et de le transmettre au fluidecaloporteur. Ce fluide circule dans un réseau detubes ou de passages relié à l’absorbeur. Desentrées-sorties branchées à ces tubes admettent etdistribuent le fluide caloporteur au haut et au bas ducapteur et permettent le raccordement du système àdes tuyaux extérieurs et au réservoir de stockage.L’isolant qui se trouve sous l’absorbeur empêche ouralentit les pertes thermiques vers l’arrière et lescôtés du capteur. Les autres composants du capteursont entourés d’un cadre ou d’un coffre qui ressem-ble à une caisse noire ; ils demeurent ainsi à l’abride la poussière, de l’humidité et d’autres contaminants.

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angle d’inclinaison qui permette que la surface ducapteur soit perpendiculaire aux rayons solaires etainsi exposée au maximum de lumière solaire.

Le calcul de l’angle d’inclinaison se fait ensoustrayant la déclinaison du soleil de la latitudegéographique de l’emplacement du système dechauffage solaire. En général, il s’agit de la latitudede l’emplacement plus ou moins 10 à 15 degrés. Enhiver, lorsque la trajectoire du soleil est basse dansle ciel, il faut employer un angle d’inclinaison plusélevé (la latitude plus 10 à 15 degrés). Par contre, ilest recommandé d’employer un angle d’inclinaisonmoins élevé (la latitude moins 10 à 15 degrés)durant les mois d’été lorsque le soleil est plus hautdans le ciel. Toutefois, l’angle n’est pas d’une telleimportance qu’on ne puisse le varier de 10 degréssans produire d’effets défavorables sur le rendementdu système. Au Manitoba, on obtient un bon rende-ment en employant un angle d’inclinaison d’environ65 à 70 degrés par rapport à la ligne d’horizon enhiver, et de 35 à 40 degrés par rapport à la ligned’horizon en été.

Protection contre le gel

Les chauffe-eau solaires conçus pour utilisation partemps froid doivent être protégés contre le gel.

Dans une première méthode de prévention du gel,l’eau qui se trouve dans le circuit du capteur estévacuée automatiquement dans un réservoir aumoment où la pompe s’arrête ou que la températurede l’eau dans la boucle chute en-deçà d’un seuil detempérature déterminé à l’avance. Ce système s’ap-pelle système à vidange autonome.

Selon une deuxième méthode de protection, le trans-fert de la chaleur du capteur au réservoir de stock-age est effectuée à l’aide d’un antigel non toxiquespécial par l’intermédiaire d’un échangeur thermique,ou serpentin, monté à l’intérieur du réservoir. Dans ce système communément appelé système àcircuit fermé, l’échangeur de chaleur empêche toutcontact de l’antigel et de l’eau en réchauffement mais

Capteur solaire à concentration

Ce type de capteur solaire réfléchit et focalise le rayonnement solaire reçu directement sur l’ab-sorbeur de manière à accroître l’intensité des rayonssolaires. Par conséquent, l’usage de ce type decapteur permet d’obtenir des températures supér-ieures à celles que peut réaliser le capteur plan.

Capteur solaire à tube sous vide

Ce type de capteur solaire comporte plusieurs tubesde verre renfermant chacun une canalisation demétal absorbant peint en noir, dans laquelle circulele fluide caloporteur. L’space entre l’aborbeur et letube de verre est vidé d’air. Comme le vide créé estun excellent isolant, le tube sous vide perd si peu dechaleur à l’air qu’il peut produire une eau à tempéra-ture plus élevée que les autres capteurs, mêmependant les grands froids d’hiver.

Installation

Les capteurs solaires peuvent être installés au sol,contre le côté d’un édifice ou sur la toiture. Idéale-ment, ils devraient être orientés vers le Sud, à l’écartdes zones ombragées, et devraient présenter un

Capteur solaire plan

Caisson métallique

Couvertures transparentes

Absorbeur

Plaque

Tube de captation

Insolant

Capteur solaireà concentration

Tube de captation

Miroir parabolique

Absorbeur

Capteur solaire à tube sous vide

Réflecteur

Tubé évacué

Afflux Écoulement

Tube en verre

Absorbant

Angle d’inclinaison d’un capteur

Positionhivernale

Positionestivale

Degré delatitude

Cadre desupport

Capteur

Ligne d’horizon

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permet à la chaleur de l’antigel chauffé par le soleilde se mêler à l’eau. Les systèmes plus petits quin’emploient ni antigel ni échangeur de chaleur et quichauffent l’eau directement dans le capteur s’appel-lent systèmes à circuit ouvert.

Les chauffe-eau solaires saisonniers, c’est-à-direceux qui sont destinés à ne servir qu’au printemps,en été et à l’automne, sont habituellement protégésdu gel par des soupapes de retenue à bille ou dessoupapes manuelles qui permettent l’évacuation etle drainage de l’eau qui se trouve dans le circuit ducapteur et sa tuyauterie en temps de gel.

Systèmes de chauffage solaireOn distingue deux types de systèmes de chauffagesolaire : les systèmes passifs et les systèmes actifs.

Systèmes de chauffage solaire passifs

Les systèmes de chauffage solaire passifs captentet emmagasinent l’énergie surtout au moyen deprocédés de flux de chaleur naturel. De tels sys-tèmes sont d’un entretien pratiquement nul car ils nefont appel à aucun régulateur, pompe, ventilateur,détecteur ou autre pièce mécanique. La simplicitédes systèmes de chauffage solaire passifs les rendtrès fiables et permet une installation à prix modéré.

Pour réchauffer l’intérieur d’un édifice, les systèmesde chauffage solaire passifs des locaux captent,stockent et distribuent la chaleur par le biais des éléments de construction de l’édifice tels que lesfenêtres et les murs. Dans ce type de système, lesfenêtres exposées au Sud laissent pénétrer le ray-onnement solaire dans l’édifice, ce qui a pour effetde réchauffer les surfaces intérieures. L’utilisationdes surfaces foncées et texturées sert à augmenterle rythme de l’absorption thermique.

Afin d’augmenter la quantité d’énergie pouvant êtrestockée, l’on se sert souvent, dans la constructionde murs capteurs-accumulateurs, de grands réser-voirs d’eau ou de matériaux tels que la maçonnerieet le béton, qui présentent une bonne capacité ther-mique. Les murs capteurs-accumulateurs sont d’uneépaisseur minimale de 20 cm (8 po). En général,plus le mur est épais, moins il y aura de fluctuationde la température à l’intérieur de l’édifice.

Assurez-vous bien, au stade de la planification d’unsystème de chauffage solaire passif, que la fonda-tion ainsi que tous les supports qui devront soutenirla charge extra-lourde du système de stockage ther-mique soient suffisamment renforcés. Les problèmesde surchauffe peuvent être éliminés par l’installation

d’une jalousie ou d’un store à isolation thermique quibloquent les rayons solaires non désirés.

Dans la plupart des habitations construites de nosjours, l’utilisation de niveaux élevés d’isolant dansles murs et de fenêtres à haut rendement énergé-tique installées du côté sud permet de tirer avantagede l’énergie solaire captée passivement. Ces habita-tions comportent très peu souvent un mur capteur-accumulateur en raison des coûts additionnels quereprésente cette construction.

Les systèmes de chauffage solaire passifs à eauchaude produisent la circulation au moyen de la convection naturelle de l’eau chauffée à l’énergiesolaire. L’eau chaude se déplace vers la surfaceétant donné qu’elle est plus légère tandis que l’eaufroide, en raison de sa densité, se déplace vers lefond pour remplacer la chaude. Les deux systèmesde chauffage solaire passifs à eau chaude les mieux connus sont le système intégré capteur-réser-voir de stockage et le système de chauffage parthermosiphon.

Le système intégré capteur-réservoir de stockage,aussi appelé chauffe-eau à fonctionnement discon-tinu, est constitué d’un capteur et d’un réservoir destockage combinés en un seul appareil. Le capteur-réservoir de stockage intégré peint en noir est isoléau fond, à l’arrière et aux côtés. Les rayons solairespénètrent le capteur, tombent sur le réservoir destockage et ainsi chauffent l’eau directement. L’en-veloppe isolée amovible ou à charnières qui couvrele dessus et le devant du réservoir, ainsi que lagrande masse thermique de l’eau, aident ensembleà réduire les pertes thermiques et à empêcher le gelde l’eau dans le réservoir. Pour améliorer le rende-ment de l’appareil, l’on peut installer des réflecteursen papier d’aluminium ainsi qu’une plaque de verreou d’un autre matériau transparent sur les surfacesde dessus et de devant du réservoir exposées auSud. Le système intégré capteur-réservoir de stock-age le plus simple se compose d’un sac en plastiquenoir qui contient de l’eau et qu’on laisse au soleil. Cesystème chauffe l’eau durant la journée afin que l’onpuisse s’en servir pour faire sa toilette ou prendre sadouche en soirée.

1. Réservoir d’eau2. Couvercles à charnières3. Insolant4. Réflecteurs en papier d’aluminum 5. Manette réglable6. Couvertures transparentes

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Système intégrécapteur-réservoir

de stockage

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Capteur

Pompe

Réservoirde stockagedes liquides

Stockage

Distribution

Eau

Le système de chauffage par thermosiphon se sertd’un réservoir de stockage distinct monté au-dessusdu capteur. Le rayonnement solaire vient chauffer leliquide dans le capteur ; une fois chauffé, le liquidese déplace naturellement vers la surface jusquedans le réservoir de stockage situé au-dessus ducapteur. Le liquide plus froid tombe au fond duréservoir et s’écoule par gravité jusque dans lecapteur solaire, où il est chauffé par le soleil pourensuite monter de nouveau dans le réservoir. Tantque le système continue de capter l’énergie solaire,la température du liquide augmente jusqu’à ce quele système ait atteint sa température de fonction-nement maximale. Il arrive assez souvent de voirs’élever la température à l’intérieur d’un réservoir destockage à 65 °C (150 °C).

Systèmes de chauffage solaire actifs

Les systèmes de chauffage solaire qui font circulerl’air chauffé au moyen d’un ventilateur ou des liq-uides chauffés à l’aide d’une pompe sont appeléssystèmes de chauffage solaire actifs.

Un premier exemple de système de chauffagesolaire actif des locaux en est un qui fait circuler l’air,à l’aide d’un ventilateur, des capteurs (où elle estchauffée par le soleil) vers un réservoir de stockage(constitué habituellement d’un accumulateur àpierres) jusqu’à ce qu’elle puisse être utilisée.

Un deuxième exemple de ce type de système en estun qui fait circuler l’eau ou une solution d’eau etd’antigel au moyen d’une pompe dans le capteursolaire puis dans les tuyaux qui sont enfouis dansun plancher de béton épais. Ainsi, le plancher joueeffectivement le rôle d’un réservoir de stockage ther-mique : le béton réfléchit l’énergie thermique à lapièce même une fois que le soleil a cessé de brillersur le capteur.

Système de chauffage à eau chaude par thermosiphon

Système de chauffage solaire actif des locaux

Les systèmes dechauffage solaireactifs à eau chaudeutilisent une pompepour faire circulerl’eau ou autresfluides caloporteursdans les capteurs etvers le réservoir destockage, qui con-serve l’eau chaufféejusqu’à ce qu’ellepuisse être utilisée.

Système de chauffage solaire actif à eau chaude

Puisque les systèmes de chauffage solaire actifsutilisent un certain nombre de composants à hautrendement tels que pompes, ventilateurs, ther-mostats, vannes automatiques et autres dispositifs,ils requièrent en général un entretien plus importantque les systèmes passifs et sont donc plus coûteuxà installer que ces derniers.

Systèmes de chauffagesolaire de piscinesLe chauffage de l’eau des piscines est un domaineoù le chauffage solaire peut être efficacement utiliséétant donné que la période pendant laquelle lespiscines doivent être chauffées correspond à celleoù l’énergie solaire peut être captée en quantitémaximale. La différence entre la température del’eau de la piscine et celle de l’air ambiant esthabituellement peu importante. Pour cette raison,l’on pourra choisir dans ce cas des capteurs en plastique noir découverts et à rainures multiples.Ces capteurs ne coûtent pas cher, n’éprouvent pasles effets de la corrosion et s’installent facilement.

Eaufroide

Tuyaud’évacuationsaisonnier

Capteur

Réservoirde stockageisolé

Eausolariseé

Capteur

Dalle de plancheràchauffage parrayonnementPompe

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