Installateur Eco Energies (solaire thermique et photovoltaïque, poêles et chaudières à granules de bois), en région PACA, à la pointe Nord des Bouches du Rhone (Sud Avignon)
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Nouveau fabricant de panneaux solaires thermiques plans: HELIOFRANCE

Capteurs solaires thermiques plans /

Capteurs solaires thermiques à tubes sous vide:

Match nul: 1 partout !

TUBE VS PLAN, détails

Ou comment expliquer (rapidement...) que les capteurs solaires thermiques ne doivent pas être distingués par leurs différentes technologies mais simplement par leurs caractéristiques de rendement.

Introduction

Après toute une série de tests, les conclusions étant lisibles sur ce site ou sur le site d'Apper, nous avons eu la surprise de croiser des incrédules ou des forcenés qui croient encore à la supériorité de l'un par rapport à l'autre:

"...
Ces résultats ne m'étonnent pas (plan meilleurs que sous vide), cela s'explique :
les capteurs sous vide sont plus efficaces à haute température, hors, pendant ces tests, et d'après les courbes, le température max n'a pas dépassé 50°C.
Dans ces conditions, la "super isolation" d'un capteur sous vide à peu d'impact tandis que sa mauvaise "ouverture optique" le pénalise.
Les capteurs plan ont une "ouverture optique" plus favorable que les tubes, lorsque la puissance d'ensoleillement est au maximum (midi solaire). En effet, un tube de verre à une "ouverture optique" constante toute la journée, mais elle est mauvaise (réflection due à la courbure).
Un capteur plan réfléchit beaucoup le matin et en fin de journée, mais ce sont des période de faible ensoleillement, raison pour laquelle le vitrage plan est moins pénalisé qu'un tube sur une journée complète.
..."

"...
Les capteurs plans ne sont pas handicapés par leurs pertes à cette température et tous les capteurs vont s'en tirer honorablement.
Quel serait le résultat de tests par -10 degrés ?
Et avec de l'eau à 60 degrés ?
Probablement un classement bien différent.
Donc vous avez bien raison : tout dépend de ce dont on a besoin.
Si vous faites du chauffage dans un pays froid avec de l'eau à 50 degrés, oubliez les capteurs plans. J'ai un projet en rénovation et ce sera le cas.
..."

Un grand merci à "kéké" et à "cp06" du forum Apper qui ont déclenché la rédaction de cet article.

J'ai donc eu envie de mettre en ligne un outil de comparaison des performances comparées des 2 technologies de capteurs, les plans et les tubes sous vide.

Les "fondamentaux" doivent être maitrisés pour lire cet article, les explications étant données dans d'autres pages, le lecteur me pardonnera de ne pas insister sur certaines explications.

Avant de comparer par calcul les 2 technologies, il est important de posséder certains paramètres.

Le facteur d'angle.

Le facteur d'angle est le coefficient de correction a apporter au rayonnement du soleil sur le capteur.
En effet, tout au long de la course du Soleil, en supposant nos capteurs statiques, nous n'avons pas le même angle de rayonnement.
En réalité, nous devrions prendre 2 facteurs d'angles:
L'azimut et l'inclinaison que fait le Soleil avec les capteurs.
Dans notre exposé, les capteurs à tubes sous vide auront leurs tubes disposés verticalement.
Aussi, le facteur d'angle lié à l'inclinaison du Soleil ne sera pas pris en compte: les 2 technologies ayant les mêmes comportements sur cet axe.
La facteur d'angle relatif à l'azimut:

Pour cet exposé, j'ai considéré qu'il faille trouver un facteur d'angle "standard", se rapprochant le plus possible d'un comportement moyenné de plusieurs capteurs du même type.
Le site du SPF (www.spf.ch) donnant les caractéristiques IAM (Incidence du facteur d'angle en français), je me suis basé sur les fiches des matériels suivants:

Tube Sous Vide	Plan
58-1800 AKT	Agena
58-1800 Consol	AKS
58-1800 Klimeko	Austria email
58-1800 Ulrich	Chromagen
58-1800 Westech	Viesmann
58-1800 Enfoque	Winkler

(Les fiches, disponibles sur le site du SPF, ne sont pas disponibles ici par respect des droits de copyright).

Comme vous le constatez, je n'ai retenu que des capteurs solaires thermiques à tubes sous vide de 58mm de diamètre et de 1800mm de long.
La technologie retenue est du type dite "à caloduc", avec un tube central et des aillettes intra-tube, tel que dessiné ci dessous:

Cette technologie, très répandue, permet de traiter une grande partie des matériel du marché.
Le même type d'analyse peut être réalisée avec du matériel différent, par chacun, en suivant la même démarche.

IAM Plan

0° 45° 90°

Le facteur d'angle d'un capteur plan étant identique en inclinaison et en azimut, nous voyons les 2 courbes (K1 et K2) superposées.
L'abscisse étant l'angle et l'ordonnée le facteur d'angle, de 0 à 1.

IAM Tube sous vide

0° 45° 90°

Nous voyons là un comportement très différent du comportement précédent.
En effet, de par la rondité des tubes et leurs espacements, nous avons un facteur d'angle supérieur à 1 lorsque l'azimut s'éloigne de la perpendiculaire.
Comment ça?
Et bien, en considérant, par un calcul, bien sur, que le facteur d'angle d'un capteur solaire thermique à tubes sous vide est de 1 lorsque le Soleil est perpendiculaire au capteur, il est évident que lorsque le soleil est incliné à l'Est ou à l'Ouest, il (le Soleil) voit moins de "trous" entre les tubes. Ainsi, et même si l'on considère que la surface exposée des tubes reste constante (Il y a toujours autant de surface de captage), à partir d'un angle donné, ici 45°, une partie des rayonnements solaires sont réfléchis d'un tube sur l'autre.

L'abscisse étant l'angle et l'ordonnée le facteur d'angle, de 0 à 1,5 environ, 1 étant le point de départ à 0°.

Que pouvons nous en déduire?
1- Que le facteur d'angle longitudinal (Inclinaison) n'est pas modifié entre le plan et le tube. Cela permet de ne pas intégrer ce parametre à l'analyse (ouf, c'est déjà ça...).
2- Qu'à première vue, le capteur solaire thermique à tubes sous vide à un comportement bien meilleur que le capteur solaire thermique plan car son facteur d'angle est supérieur à 1 lorsque l'azimuth est proche de 45°.
Mais ce n'est qu'un leurre, dans lequel bon nombre de vendeurs de capteurs solaires thermiques à tubes sous vide font tomber leurs clients!
Nous allons voir cela plus tard.

Données:
Il ne reste plus qu'à recopier les données de toutes les courbes est les placer dans un fichier:

Plan	Tube

Et voilà, nous avons en bibliothèque, le comportement des capteurs plans et des capteurs à tubes, sous forme de données exploitables.

Eclairement

Comme le résultat que l'on cherche à obtenir doit être quantifié mois par mois, nous allons relever les données d'éclairement suivant le site http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radmonth.php?lang=fr&map=europe sur lequel nous pourrons avoir toutes les informations nécessaire.
Par ailleurs, nous souhaitons effectuer une analyse de différentes inclinaisons.
Nous retiendrons pour cela les inclinaisons suivantes:
15° : Inclinaison minimum des toits dans le Sud de la France;
45° : Inclinaison intermédiaire permettant à chacun d'avoir une idée de l'évolution des performances en fonction des inclinaisons;
75° : Inclinaison intermédiaire permettant à chacun d'avoir une idée de l'évolution des performances en fonction des inclinaisons;
90° : Capteur posé en facade, par exemple.
Attention cependant à certains capteurs à tubes sous vide qui n'acceptent pas de fonctionner à la verticale.
Nous obtenons les graphiques suivants (après saisie):

Courbe d'éclairement reportée du Soleil sur un plan incliné à 15°	Courbe d'éclairement reportée du Soleil sur un plan incliné à 45°
Courbe d'éclairement reportée du Soleil sur un plan incliné à 75°	Courbe d'éclairement reportée du Soleil sur un plan incliné à 90°

Que constatons nous?
1- Que les courbes d'éclairement à 15° et à 90° sont rigoureusement symétriques.
A 15° d'inclinaison, Juin est le mois permettant de récupérer le maximum d'énergie alors qu'à 90° c'est le mois de décembre qui permet de récupérer le maximum d'énergie.
2 - Que les courbes d'éclairement à 45° et à 75° sont globalement opposées là aussi.
A 45° d'inclinaison, Novembre, Décembre et Janvier sont les mois où nous récupérons le minimum d'énergie alors qu'à 75°, ce sont les mois de Mai, Juin, Juillet et Aout qui produisent le moins.

Que pouvons nous en conclure?
1- Que pour un CESI, l'inclinaison n'a qu'une importance relative, l'appoint se faisant en fonction du taux de couverture obtenu.
Cependant, plus le taux de couverture sera important, moins l'appoint sera nécessaire.
Il est préférable, par exemple, de placer son champ de capteur en facade quitte à le sur-dimensionner un peu et ainsi avoir un taux de couverture plus important que si le champ était plus petit mais disposé à 15° (inclinaison pour laquelle un sur-dimensionnement induit presque obligatoirement une sur-chauffe saisonnière).
.
2- Pour un système prévu en relevage de chaudière (chauffage solaire), il est important de retenir que les inclinaisons fortes (à partir de 60° et jusqu'à la verticale (90°)).

Azimut

En fonction des mois de l'année, en ayant les positions du Soleil dans le ciel tout au log de la journée et les facteurs d'angles des capteurs, nous sommes capables de produire un graphique de l'ensemble des différents comportements des capteurs solaires thermiques en fonction de leurs facteurs d'angles.

Comportement du facteur d'angle d'un capteur plan en fonction des mois de l'année

Comportement du facteur d'angle d'un capteur à tubes sous vide en fonction des mois de l'année

Rapports de surfaces et caractéristiques intrinsèques.

Y'a-ti-il un rapport entre les différentes données caractérisant les capteurs (n0, a1 et a2) et les surfaces en question (hors tout, entrée et absorbeur)?
A la lecture des fiches du SPF (www.spf.ch), nous pouvons produire ce genre de tableau.

Que pouvons nous en déduire?
Que les rapports des surfaces sont équivalents aux rapports des coefficients, avec une précision de l'ordre de 0,15% (sans doute due aux arrondis).
Ainsi, nous pouvons nous permettre maintenant, en connaissant qu'un seul jeu de paramètres [n0, a1 et a2] relatif à une surface (d'entrée ou d'absorbeur) d'en extrapoler le jeu de parametres important à nos yeux, les paramètres [n0, a1 et a2] de la surface Hors tout.
Attention cependant à certains distributeurs peu scrupuleux qui seraient tentés de mettre en avant des données "avantageuses" sans toutefois préciser s'il s'agit de la surface d'absorbeur, de la surface d'entrée ou de la surface hors tout...

Ainsi, je le rappelle, c'est la surface hors tout qui compte (la surface réellement occupée par les capteurs).
Pour comparer ce qui est comparable, il faut donc ramener les caractéristiques des capteurs à leurs surfaces hors tout.
Comme souvent, ce sont les caractéristiques d'entrée (ou pire, les caractéristiques de la surface d'absorbeur!) qui sont affichées par les fabricants, car plus avantageuses (pour les capteurs solaires thermiques à tubes sous vide), nous allons nous essayer d'en extrapoler les caractéristiques hors tout.

Premier exemple: SUNRAIN (Capteur à tubes sous vide)
Ce capteur solaire thermique, ni parmi les "bons" ni parmi les "mauvais" capteur solaire thermique à tubes sous vide, importé de Chine, est d'un comportement plutôt "honorable" au regard de son prix (vendu au groupement d'achat APPER et sur ce site).
Prenons les caractéristiques déterminées par le laboratoire de tests:

SUNRAIN	Hors tout	Entrée	Absorbeur
Surface (30 tubes)	4.901	2.791	2.411
n0	-	0.734	0.850
a1	-	1.529	1.771
a2	-	0.0166	0.0192

Les caractéristiques relatives à la surface hors tout ne sont pas données par le laboratoire de tests.
(Document téléchargeable ici).
Nous avons un rapport entre la surface d'absorbeur et la surface d'entrée de : [2.411/2.791] = 0.863
Nous avons un rapport entre le n0 d'entrée et le n0 d'absorbeur de : [0.734/0.850] = 0.863
Nous avons un rapport entre le a1 d'entrée et le a1 d'absorbeur de : [1.529/1.771] = 0.863
Nous avons un rapport entre le a2 d'entrée et le a2 d'absorbeur de : [0.0166/0.0192] = 0.864
Nous constatons que les rapports sont identiques (les rapports de a2, par leurs très faibles valeurs, ont un écart sur le rapport s'expliquant par l'arrondi de décimale).
Nous pourvons donc appliquer notre règle pour trouver les coefficients liés à la surface Hors Tout:
Nous avons une rapport entre la surface d'entrée et la surface Hors tout de : [2.791/4.901] = 0.569
Nous appliquons donc la même règle:
n0 de la surface Hors tout = [0.734x0.569] = 0.417646
a1 de la surface Hors tout = [1.529x0.569] = 0.870001
a2 de la surface Hors tout = [0.0166x0.569] = 0.0094454

Notre tableau peut donc être complété:

SUNRAIN	Hors tout	Entrée	Absorbeur
Surface (30 tubes)	4.901	2.791	2.411
n0	0.417	0.734	0.850
a1	0.870	1.529	1.771
a2	0.0094	0.0166	0.0192

Nous constatons là une des faiblesses de notre système de labellisation, faiblesse que les fabricants chinois de capteurs à tubes sous vide (et certains distributeurs associés) ont bien compris: Les tests étant réalisés sur les surfaces d'absorbeur et d'entrée, il est très facile d'afficher des performances "honorables". Il suffit de communiquer sur les résultats des laboratoires de tests, qui ne prennent pas en compte les réfecteurs eventuellement associés aux capteurs et pour cause: il sont inutiles lors de tests, surtout lorsque l'on parle de surface d'absorbeur.
Les caractéristiques étant souvent communiqués sans lien avec les surfaces considérées...
Alors, le méga argument de la mort qui tue: "Nos capteurs solaires thermiques ont été restés sans les réflecteurs, et vous constatez que les coefficients (lesquels, pour quelles surfaces?) sont bons alors vous pensez, si nous vous donnons des réflecteurs en plus, ils ne peuvent qu'être ultra-performants, nos capteurs solaires thermiques ...".

Second exemple: CHROMAGEN (Capteur plan)
Ce capteur, à l'image du capteur solaire thermique à tubes sous vide de l'exemple précédent, de fabrication Israellienne, a un comportement "moyen".
Prenons les caractéristiques déterminées par le laboratoire de tests:

CHROMAGEN	Hors tout	Entrée	Absorbeur
Surface (CR110)	2.37	2.17	2.11
n0	-	0.760	-
a1	-	4.133	-
a2	-	0.004	-

Les caractéristiques relatives à la surface hors tout et les caractéristiques relatives à la surcafe d'absorbeur ne sont pas données par le laboratoire de tests.
(Document téléchargeable ici).
Suivant les mêmes règles que précédemment, nous savons maintenant calculer les caractéristiques de la surface d'absorbeur et les caractéristiques de la surface hors tout.
Surface d'entrée / Surface Hors tout = 0,915
Surface d'absorbeur / Surface d'entrée = 0,972
Le tableau peut donc être rempli ainsi:

CHROMAGEN	Hors tout	Entrée	Absorbeur
Surface (CR110)	2.37	2.17	2.11
n0	0,695	0.760	0,73872
a1	3,781	4.133	4,017
a2	0,00366	0.004	0,00388

Ainsi, pour n'importe lequel des capteurs solaires thermiques du marché, à partir du moment où nous avons au moins une série de caractéristiques et que nous savons à quelle surface ces caractéristiques se rapportent, nous pouvons en déduire les autres caractéristiques.

MAIS IL EST IMPORTANT DE SAVOIR DE QUOI ON PARLE. Si nous obtenez, par un négociant, les caractéristiques du capteur solaire thermique sans savoir à quelle surface ces caractéristiques se rapportent, alors les chiffres n'ont aucune valeur.

Court rappel de ce qu'on appelle le "DT" en solaire thermique

Le DT (ou Delta T) , c'est la différence qu'il peut y avoir entre la température à l'intérieur du capteur (en fonctionnement ou non) et la température ambiante extérieure à proximité du capteur, à l'ombre bien sur.
Ainsi, on parle d'un DT de 25°C quand, par exemple, la température à l'intérieur du capteur, en fonctionnement est de 45°C et que la température ambiante extérieure à l'ombre est de 20°C.
Ce qui caractérise le plus un capteur solaire thermique , après bien sur sa capacité à recevoir de l'énergie, c'est sa capacité à gérer ses pertes.
Plus il existe un contraste important entre la température interne du capteur et l'extérieur et plus il y a de pertes. C'est obligatoire.
Pour du chauffage, il est évident que nous aimerions avoir un DT important sans trop de pertes pour, par exemple chauffer un plancher chauffant à 40°C (entrée) et avoir une température ambiante de -10°C. Ainsi, nous aurions un DT de 50°C.
Pour une accumulation de chaleur (stockage eau morte), nous pouvons nous permettre de stocker de l'énergie à 60°C, 70°C ou 80°C dans un ballon de 800l ou 1000l et diffuser lentement l'énergie.
Ainsi, avec une température de sortie de capteur de, mettons, 70°C et une température ambiante de -10°C, nous avons un DT de 80°C.
Ainsi, plus nous allons monter "haut" en température, et plus nous allons stocker de l'énergie.
Mais plus il va y avoir des pertes.
Et il arrive un moment ou les gains sont équivalents aux pertes et le système ne produit plus.

Dans la pratique, nous constatons:
1- Que pour les CESI, un DT de 40°C ou 45°C est déjà ce que nous pouvons appeler un "beau" DT.
En effet, en hiver, avec une température extérieure de 0°C, si nous pouvons avoir une température de sortie de capteur à 45°C, donc globalement une température maxi dans le ballon de 40°C, c'est déjà beau. (Attention aux sur-dimensionnements pour l'été).
En été, avec une température extérieure de 30°C et un DT de 40°C ou 45°C, nous avons une température de sortie de de 75°C, donc une température dans le ballon d'eau chaude de 70°C environ.
Ce n'est pas la peine de monter plus haut, pour stocker quoi de plus?
Certains dirons:
"Oui, mais en hiver, si je veux avoir de l'eau chaude solaire avec une température extérieure de -10°C ou -20°C, il faut que je prenne un capteur qui me permette de fonctionner avec un fort DT (Capteur à tubes sous vide)!"
Je leur réponds: "Arrétez de réver".
A -10°C ou -20°C, faites donc fonctionner votre chaudière. Si vous ne le faites pas, y'a du divorce dans l'air... Car souvent, les conjoints acceptent le "solaire", mais jusqu'à un certain point d'inconfort...

2- Que pour un plancher chauffant, il est important de ne pas avoir de l'eau trop chaude, donc avec une température extérieure de 0°C, si vous avez une température de sortie autour des 35°C, c'est déjà bien. Cela fait un DT de 35°C à 40°C.

3- Que pour un stockage pour un relevage de chaudière, la température du stock peut monter assez haut, mais pour des problèmes de dimensionnement, je n'ai pas vu de système monter à 90°C...
Si nous arrivons à 50°C c'est déjà bien.
Le plus souvent, c'est à la mi-saison que le stockage fonctionne le mieux. Nous pouvons avoir de belles journées à 10°C et permettre un stockage à 60°C.
Donc, dans ce cas encore, le DT ne va pas dépasser 50°C ou 60°C.

Nous voyons, dans tous ces exemples, que le DT à analyser doit être compris entre 20°C et 60°C.
Certaines applications marginales peuvent avoir un DT plus important, mais elles ne sont pas légions, aussi, nous en ferons abstraction.

Nous ferons donc 3 séries de calculs.
Une série avec un DT de 20°C.
Une série avec un DT de 40°C.
Et une série avec un DT de 60°C.
Nous aurons donc là, globalement, tous les cas de figures couramment rencontrés.

Courbes de production

Une fois que nous avons intégré l'ensemble des données expliquées ci dessus, nous sommes capables de produire un ensemble de courbes en fonction des inclinaisons, des facteurs d'angles respectifs, de l'éclairement, des rendements...

Pour l'exposé, nous continuerons avec nos 2 capteurs donnés en exemple, ne souhaitant pas nous facher -davantage- avec les importateurs de capteurs à tubes sous vide chinois, eux mêmes extrémement persuadés de la supériorité de leurs matériels.

à 15°:

Que voyons nous?
1- Qu'effectivement, le facteur d'angle permet de modifier significativement les courbes de performances des 2 types de capteurs;
En effet, les courbes du capteur solaire thermique plan sont plus effilées que des courbes d'ensoleillement classiques et les courbes du capteur solaire thermique à tubes sous vide ont une allure "particulière" auquelles nous ne nous attendions pas de prime abord.
2- Pour une même surface Hors Tout (je le redis, c'est la seule qui compte), les 2 types de capteurs solaires thermiques ont, pour un même mois de comparaison, globalement la même surface, donc une même énergie récupérée sur la journée.
Le capteur solaire thermique à tubes sous vide "récupère" un peu plus d'énergie que le capteur solaire thermique plan aux heures loin du midi solaire alors que le capteur solaire thermique plan "récupère" un peu plus d'énergie lorsque le Soleil est à midi dans le ciel.
3- Par contre, nous constatons là qu'aussi bien le capteur solaire thermique plan que le capteur solaire thermique à tubes sous vide ont des "récupérations" d'énergie relativement faibles en hiver et maximales en été.

à 45°:

Que voyons nous?
1- Par rapport aux courbes précédentes, nous voyons là que le capteur solaire thermique à tubes sous vide incliné à 45° "récupère", à surface Hors Tout égale, moins d'énergie que le capteur solaire thermique plan;
Si l'hiver, c'en est même dramatique, nous voyons qu'en été, l'énergie récupérée par le capteur solaire thermique à tubes sous vide est presque égale à l'énergie récupérée l'hiver par le capteur solaire thermique plan.
Cependant, nous commençons à entre-apercevoir une caractéristique intéressante des capteurs solaires thermiques à tubes sous vide: la gestion de la surchauffe. En effet, au plus fort du rayonnement solaire, en été, notre capteur à tube produit beaucoup moins qu'un capteur plan alors qu'en hiver, la production, si elle n'est pas à la hauteur du capteur plan, est par contre relativement stable tout au long de la journée.
2- Par contre, en hiver, l'un comme l'autre produit moins que l'été.

à 75°:

Que voyons nous?
1- Que la tendance s'inverse et que l'hiver, la production commence à être supérieure à l'été. (Tiens donc, mais c'est donc pour cela que plus haut, y'avait de marqué que les inclinaisons fortes étaient propices aux systèmes de relevage de chaudière?).
2- Les constatations précédentes sont amplifiées: Le capteur solaire thermique à tubes sous vide à une courbe de production plus "plane" que le capteur solaire thermique plan.

à 90°:

Que voyons nous?
1- Que ce qui n'était qu'une tendance est maintement un constat flagrant: L'été, les capteurs solaires thermique s inclinés à 90° (montage vertical) produisent beaucoup moins que l'hiver et c'est souvent ce que l'on cherche en solaire.
2- Les constatations précédentes sont maintenant nettement amplifiées: Le capteur solaire thermique à tubes sous vide à une courbe de production plus "plane" que le capteur solaire thermique plan.

Performances annuelles comparées

Maintenant que nous avons tous les éléments de comparaisons, plaçons les dans un fichier pour en produire une synthèse.
Faisons en sorte que les données calculées aient comme variable le DT et comparons.
Dans un premier temps, nous proposons la lecture d'un graphique permettant de visualiser les productions mensuelles des 2 types de capteurs dans les diverses inclinaisons.
Ensuite, pour dresser un bilan de performance, nous avons cumulé la production mensuelle pour avoir une production totale annuelle, qui correspond à l'usage d'un chauffe eau solaire par exemple.
Dans le même esprit, nous avons cumulé la production mensuelle des mois d'hiver pour avoir une production totale hivernale (chauffage).

à DT=20°C:

Nous observons qu'avec un DT de 20°C, le capteur solaire thermique à tubes sous vide est désavantagé de 15% environ par rapport au capteur solaire thermique plan.
Cependant, l'inclinaison la plus avantageuse pour le capteur solaire thermique à tubes sous vide sera celle à 15°.

à DT=40°C:

Nous observons qu'avec un DT de 40°C, le capteur à tubes sous vide est désavantagé de 7% environ par rapport au capteur plan.

à DT=60°C:

Nous observons qu'avec un DT de 60°C, les deux capteurs solaires thermiques ont une production cumulée identique.
Nous constatons cependant qu'à des fortes inclinaisons, le capteur solaire thermique plan a un comportement plus accentué (moins performant l'été et plus performant l'hiver).

Performances comparées, un jour de faible ensoleillement

(Paragraphe ajouté le 21/03/2008).
A la lecteur de cette exposé, j'ai pu surprendre certains commentaires:
"...
Il faut attendre les résultats sous faibles puissances d'ensoleillement sur la journée et le temps de fonctionnement horaire journalier de l'un par rapport à l'autre? Là, il doit y avoir des différences importantes. Attendont.

Avant de tirer cette conclusion :"Certaines idées reçues ont été mises à mal.... " : attendont des résultats complets exploitables.
"...
Un grand merci à "Malogne" du forum Apper qui a déclenché la rédaction de ce paragraphe supplémentaire.

Nous allons déterminer à partir de quelle éclairement le capteur solaire thermique à tube sera significativement supérieur au capteur solaire thermique plan.
Si nous devions retenir un chiffre de "supériorité", +20% de production supplémentaire semble "raisonnable".

En lien un petit fichier excel permettant de mettre en évidence à partir de quel éclairement un capteur à tubes sous vide est inférieur en rendement à un capteur plan.
Vous pouvez changer les caractéristiques n0, a1 et a2 ainsi que le DT (case A1)

Que constatons nous?
Qu'il est indéniable, proportionnellement, que le capteur solaire thermique à tubes sous vide "récupère" plus d'énergie que le capteur plan, surtout aux basses températures de production.
Proportionnellement, c'est un fait. Mais en valeur absolue, il faut un champ important pour que la différence soit significative (+ de 10 à 15m²).

Conclusions

Nous avons, au final, une différence, dans le pire des cas, de 10% environ en faveur du capteur solaire thermique plan et dans le meilleur des cas, pas de différence du tout.
Ces écarts ont été constatés lors qu'une campagne de tests disponible ici : http://www.alpilles-solaires.fr/CP_CSV_MN_1_Partout_Releves_2.html

Entre ces 2 produits, le choix ne devra pas se faire suivant des critères techniques de performances.
Sur une application à faible DT, le choix peut cependant se porter plus facilement sur le capteur solaire thermique plan, notamment pour des inclinaisons fortes.
Sur une application à fort DT (40°C ou 60°C, CESI par exemple) et une faible inclinaison, le capteur solaire thermique à tubes sous vide peut-être intéressant cart l'écart est supérieur à 15%.
Sur une application à fort DT (40°C ou 60°C) et avec des inclinaisons fortes, les 2 types de technologies se valent.

Nous voyons là qu'aucune des 2 technologies n'a vraiment la prépondérance très significative. Et surtout, le capteur solaire thermique à tubes sous vide n'a pas une supériorité de 30% ou plus par rapport au capteur solaire thermique plan, supériorité telle que les capteurs solaires thermiques plans devraient être remisés au musée des antiquités.

A performances globalement égales, devront être pris en compte en priorité les rapports de Prix/surface Hors tout.
(Nous avons retenu des prix pratiqués auprès de boutiques Internet de vente en ligne de matériel solaire).

1- Si le capteur solaire thermique plan de 2,37m² de surface hors tout coute 340€ et le capteur solaire thermique à tubes sous vide de 4,9m² coûte 1100€ nous avons respectivement 143€/m² pour le plan et 225€/m² pour le capteur solaire thermique à tubes sous vide, alors avantage au capteur solaire thermique plan, sans aucun doute.

2- Si le capteur solaire thermique plan de 2,37m² de surface hors tout coute 500€ et le capteur solaire thermique à tubes sous vide de 4,9m² coûte 700€ nous avons respectivement 210€/m² pour le plan et 143€/m² pour le capteur solaire thermique à tubes sous vide, alors avantage au capteur solaire thermique à tubes sous vide, là encore sans aucun doute.

3- Si le capteur solaire thermique plan de 2,37m² de surface hors tout coute 340€ et le capteur solaire thermique à tubes sous vide de 4,9m² coûte 700€ nous avons respectivement 143€/m² pour le plan et 143€/m² pour le capteur solaire thermique à tubes sous vide, le choix final devra se faire sur d'autres critères encore que peuvent être l'esthétisme, l'intégration, les contraintes de pose, la proximité du fournisseur, la tenue aux vents dominants, ...

Enfin, pour terminer, nous pensons que l'important n'est pas de choisir la technologie solaire (tubes sous vide ou plan). L'important étant, selon nous, de s'équiper "solaire". Quelques % de plus ou de moins n'auront pas une grande incidence sur l'efficience globale, mais votre dépendance vis à vis de vos fournisseurs d'énergies en sera diminuée et c'est cela le plus important.

Fichiers utilisés pour l'exposé

Les outils sont donnés pour vous permettre de vous faire votre propre opinion.

Fichier 1	Comparaison_performances_Inclinaisons.xls
Fichier 2	Comparaison_Tube_Plan_15°_20080225.xls
Fichier 3	Comparaison_Tube_Plan_45°_20080225.xls
Fichier 4	Comparaison_Tube_Plan_75°_20080225.xls
Fichier 5	Comparaison_Tube_Plan_90°_20080225.xls

Tous les fichiers doivent être placés dans un même répertoire.
Ouvrir tous les fichiers et modifier les paramêtres dans le fichier 1. Les liens se feront automatiquement sur les fichiers annexes.

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Un petit de mot de sympathie ne sera pas de trop si vous avec réussi à lire cet exposé jusqu'au bout et/ou si vous utilisez les outils mis à votre disposition. Vos commentaires seront appréciés et si vous avez quelques remarques à formuler, nous en tiendrons compte le plus tot possible.

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F.MYKIETA,
dernière mise à jour le 20/03/2008