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Sep 11, 2023

Modélisation détaillée d'un capteur solaire à plaque plate avec vitrage sous vide

Date : 20 mars 2023 Auteurs : Viacheslav Shemelin et Tomas Matuska Academic

Date : 20 mars 2023

Auteurs : Viacheslav Shemelin et Tomas Matuska

Rédacteur académique : Stoian Petrescu

Source: Hindaoui | https://doi.org/10.1155/2017/1587592

Une analyse théorique des capteurs solaires à plaques planes avec un vitrage sous vide est présentée. Différentes configurations du collecteur ont été étudiées par un modèle théorique détaillé basé sur un bilan énergétique combiné externe et interne de l'absorbeur. Les caractéristiques de performance pour les alternatives de collecteurs à plaques plates sous vide ont été dérivées. Par la suite, les gains énergétiques annuels ont été évalués pour une variante sélectionnée et comparés avec des capteurs à tubes sous vide à la pointe de la technologie. Les résultats de la modélisation indiquent que, dans le cas de l'utilisation d'un vitrage sous vide avancé avec un revêtement optimisé à faible émissivité (émissivité 0,20, transmission solaire 0,85), il est possible d'atteindre des paramètres d'efficacité similaires ou même meilleurs que les capteurs à tubes sous vide. La conception présentée dans cet article peut être considérée comme prometteuse pour l'extension de la plage d'applicabilité du FPC et pourrait être utilisée dans des applications nécessitant un niveau de température faible à moyen.

L'utilisation thermique de l'énergie solaire pour la production de chaleur à partir de la lumière solaire est l'une des plus anciennes méthodes de transformation de l'énergie. Cette technologie est connue et, parfois même inconsciemment, utilisée depuis des lustres. Il a été redécouvert et réutilisé au cours des 45 dernières années. Aujourd'hui, il est prêt à être appliqué, mais après ce court temps de croissance, il existe un gros potentiel de développement dans ce domaine, notamment dans le domaine des capteurs solaires.

À l'heure actuelle, le type de capteur solaire le plus utilisé en Europe est un capteur solaire à plaques planes (FPC). Une structure simple, une efficacité optique élevée, un faible coût et un fonctionnement sûr sont ses principales caractéristiques. Cependant, le FPC est généralement conçu pour un niveau de température bas entre 40°C et 60°C, ce qui est généralement le cas pour le système d'eau chaude sanitaire. Tout passage à un niveau de température plus élevé pourrait entraîner l'extension de la plage d'applicabilité du FPC. Par conséquent, des efforts visant à améliorer les performances des capteurs solaires à plaques planes sont en cours. Les performances d'un capteur solaire plan sont largement influencées par les pertes thermiques de l'absorbeur vers l'air ambiant via le couvercle transparent. Une façon de réduire cette perte de chaleur consiste à réduire le transfert de chaleur par convection naturelle dans l'espace entre l'absorbeur et le couvercle par son cloisonnement avec l'utilisation d'une vitre supplémentaire, d'un film plastique ou de matériaux isolants transparents (TIM). Une autre façon de réduire cette perte de chaleur est d'utiliser du gaz à conductivité thermique plus faible plutôt que de l'air ou en évacuant l'espace.

Veinberg BP et Veinberg VB [1] ont étudié l'utilisation de "maillages étroits profonds" comme isolant solaire transparent en nid d'abeille. En outre, Hollands [2] a présenté les caractéristiques de performance théoriques d'un nid d'abeilles cellulaire en tant que dispositif de suppression de convection placé entre l'absorbeur et le couvercle en verre extérieur du FPC. Tabor [3] a présenté une brève image de la construction en nid d'abeilles cellulaire, indiquant qu'une utilisation réussie de l'isolation en nid d'abeille nécessite un matériau avec de meilleures propriétés physiques et techniques de fabrication. Plus tard, Rommel et Wagner [4] ont démontré que le FPC contenant des couches en nid d'abeilles en polycarbonate de 50 à 100 mm fonctionne bien avec une température de travail du fluide comprise entre 40 et 80 °C. Kessentini et al. [5] ont présenté un FPC avec une isolation plastique transparente et un système de protection contre la surchauffe à faible coût destiné à un apport de chaleur de 80 à 120°C. Il est également possible d'atteindre des températures de travail plus élevées jusqu'à 260 °C en utilisant des nids d'abeilles en verre, car les couvercles en plastique sont susceptibles de fondre à des températures supérieures à 120 °C.

Svendsen et Jensen [6] et Svendsen [7] ont montré expérimentalement que l'efficacité du FPC solaire peut être considérablement améliorée en remplissant l'entrefer entre l'absorbeur et le couvercle avec un aérogel de silice monolithique et en évacuant à 10 kPa. Duan [8] a étudié la réduction de la perte de chaleur frontale en plaçant la couche d'aérogel entre le couvercle transparent et la plaque absorbante montrant une augmentation de 21 % de l'efficacité du collecteur par rapport au collecteur conventionnel. Ces études ont démontré que les pertes de chaleur convective sont considérablement réduites par l'utilisation de TIM en raison de la partition de l'espace entre l'absorbeur et le couvercle limitant le transport de chaleur par convection et ainsi, une performance plus élevée du FPC a été obtenue. Les résultats des essais ont été encourageants et des performances comparables à celles des capteurs à tubes sous vide ont été obtenues.

Pourtant, la plupart des matériaux d'isolation transparents disponibles ne sont toujours pas un bon choix pour les capteurs plats à haute température. Soit ils ne supportent pas les hautes températures car ils sont en plastique (principalement des matériaux en nid d'abeilles et capillaires), soit ils sont hygroscopiques et ne supportent pas l'humidité à l'intérieur du capteur (aérogels, etc.), soit ils sont très coûteux (capillaires en verre).

L'utilisation d'un vide modéré dans les capteurs plans est connue pour réduire les pertes de chaleur par le haut depuis les travaux d'Eaton et Blum [9]. Le concept d'un capteur plan sous vide a été réalisé commercialement et est disponible sur le marché. Outre la puissance thermique plus élevée, ces capteurs ont l'avantage d'une durée de vie plus longue par rapport aux capteurs sans vide, car aucun problème d'humidité et de condensation ne se produit à l'intérieur du boîtier. Les pressions intérieures typiques, qui peuvent être maintenues économiquement, se situent entre 1 et 10 kPa. Cela signifie que bien que les pertes par convection soient supprimées, la conduction de la chaleur du gaz reste pleinement développée.

En outre, Benz et Beikircher [10] ont construit un prototype de collecteur basé sur le collecteur à plaques plates disponible dans le commerce. Pour mettre en œuvre un rendement thermique élevé dans la gamme de température moyenne, les pertes thermiques de l'absorbeur ont été réduites à l'aide d'un absorbeur sélectif peu émissif, un remplissage de krypton basse pression (5 kPa) dans l'enveloppe du collecteur. Le collecteur prototype a été testé dynamiquement et a montré des rendements très élevés de plus de 60% à 100°C. Plus tard, Benvenuti [11] a présenté un FPC, capable d'atteindre 300°C. Cela est devenu possible grâce à l'ultravide (1,33x10⁻⁷Pa) maintenu par une pompe getter alimentée par le soleil. Quant aux dernières études, Moss et Shire [12] indiquent une amélioration de 25 % pour un FPC conventionnel à 60–65 % pour un FPC sous vide lorsqu'il fonctionne à 140 °C au-dessus de la température ambiante. Plus récemment, Shire et al. [13] soulignent que le collecteur FPC sous vide peut fournir de la chaleur jusqu'à 200°C avec une efficacité supérieure à 50%.

Cet article présente l'idée de remplacer le vitrage simple, qui est utilisé dans la plupart des capteurs solaires plans, par un vitrage plat sous vide, qui, d'une part, présentera un faible niveau de déperditions thermiques (revêtement à faible émissivité, revêtement sous vide poussé ) et, d'autre part, démontrera une transmission élevée de l'énergie solaire. Des capteurs solaires plans à faible déperdition thermique (au niveau des capteurs à tubes sous vide) et à rendement optique suffisamment élevé pourraient être efficacement utilisés pour une intégration dans les enveloppes des bâtiments (résidentiels, industriels), qui sont largement disponibles.

Le vitrage sous vide est constitué de deux feuilles de verre scellées ensemble sur le pourtour. Les feuilles de verre sont supportées par un réseau de piliers disposés sur un quadrillage carré régulier, et l'espace entre les feuilles est évacué à une pression inférieure à 0,1 Pa, éliminant ainsi efficacement à la fois la conduction gazeuse et la convection. Maintenir la pression en dessous de 0,1 Pa pendant une durée de vie prévue de 30 ans représente un défi technique important. Fan et al. [14] ont réalisé des tests de cyclage thermique extrême.

Il a été constaté que la conductance thermique dans la région centrale avait augmenté de 10% à partir de laquelle la pression de vide dans l'espace évacué a été déterminée comme ayant augmenté du niveau négligeable de moins de 0,1 Pa à 0,16 Pa. Plus tard, Koebel et al. [15] ont étudié les sources possibles d'augmentation de la pression et ont conclu que, compte tenu des conditions de procédé idéales, il devrait être possible de maintenir la pression totale en dessous de 0,1 Pa après 30 ans. Il est essentiel d'éviter toute forme de fuite ou de microfissuration car la qualité du vide est directement liée aux performances d'isolation thermique.

Trois mécanismes de transfert de chaleur différents contribuent au coefficient de transfert de chaleur total hg₁-g₂ du vitrage : conduction thermique à travers un gaz résiduel, conduction thermique à travers des entretoises et transfert de chaleur par rayonnement entre les deux feuilles dans un vitrage sous vide. Le coefficient de transfert de chaleur total hg₁-g₂ entre les feuilles de verre d'un vitrage sous vide peut être approximé par la simple addition de coefficients de transfert de chaleur individuels comme [16, 17]

où P est la pression interne, σ est la constante de Stefan-Boltzmann (5,67x10⁻⁸W/m² x K⁴), Tmean est la moyenne des températures T₁ et T₂ des feuilles de verre, λ est la conductivité thermique des piliers de verre, r est la rayon des piliers de verre, d est la distance entre les piliers, et l'émittance effective, εeff, s'écrit classiquement comme suit :

L'équation (1) est valable pour l'espace avec une pression inférieure à 0,1 Pa, c'est-à-dire un vide poussé.

Le vitrage sous vide figure déjà dans le portefeuille des fournisseurs de fenêtres pour une utilisation dans les bâtiments (voir Figure 1). Le vitrage sous vide disponible dans le commerce avec la configuration 3-0,2-3 mm a une transmission du rayonnement solaire de τ = 62 % et une valeur U de transmission au centre du vitrage de 1,1 W/m² x K. Le vide offre un haut niveau d'isolation thermique. ce qui réduit les pertes de chaleur par conduction et convection. Cependant, une perte de chaleur peut toujours se produire en raison du rayonnement. L'utilisation d'un revêtement à faible émissivité sur la surface extérieure de la vitre intérieure minimise les pertes de chaleur par rayonnement.

Les revêtements à faible émissivité à la pointe de la technologie ont été presque exclusivement développés pour l'architecture. Pour maintenir le confort thermique et visuel dans les bâtiments, on utilise principalement des systèmes de revêtement à base d'argent, qui peuvent fournir une émissivité extrêmement faible (moins de 0,03) et une transmission visible élevée (jusqu'à 0,90). Cependant, la transmission solaire (dans toute la gamme du spectre solaire) est rarement supérieure à 0,60. Une faible transmission d'énergie solaire, provoquée par la réflectance d'un revêtement à faible émissivité pour le rayonnement proche infrarouge (NIR) dans le spectre solaire, ne convient pas à une utilisation dans des capteurs solaires. Cependant, des valeurs allant jusqu'à 0,80 et l'émissivité plus élevée correspondante (entre 0,15 et 0,20) peuvent être atteintes en utilisant des couches d'argent très fines, qui ont été développées ces dernières années pour le triple vitrage, ou avec des oxydes métalliques (Figure 2) [18] . Il est également possible d'utiliser les revêtements antireflets externes du verre sur les deux surfaces et de réduire ainsi la réflexion au niveau des deux surfaces limites air-verre.

Pour évaluer le potentiel de l'application du vitrage sous vide dans la conception des capteurs solaires thermiques, des simulations détaillées pour trois variantes différentes du vitrage du couvercle du capteur ont été réalisées. La variante de référence (REF) est un simple verre solaire à faible teneur en fer. La deuxième variante (VG1) a un vitrage sous vide à base de deux verres à faible teneur en fer sans aucun revêtement. La dernière variante (VG2) est un vitrage sous vide avancé avec un revêtement à faible émissivité sur la surface extérieure du verre intérieur (position 3). Les propriétés optiques du revêtement sont une émissivité IR de 0,2 et une transmission solaire de 0,85. Les configurations des vitrages collecteurs considérés sont représentées graphiquement sur la figure 3. Les paramètres des vitrages de couverture utilisés pour l'étude comparative sont listés dans le tableau 1.

Tableau 1 Comparaison des propriétés physiques des vitrages de couverture.

3.1. Description du modèle

Afin d'analyser les performances thermiques du FPC avec des variantes considérées du couvercle transparent, un modèle théorique détaillé du collecteur à plaques planes a été utilisé. Le modèle détaillé provient de l'outil de conception KOLEKTOR 2.0 [19] développé à l'origine en tant que programme Visual Basic.

Pour comparer les performances de vitrages donnés, on a considéré que le capteur plan était constitué d'un absorbeur placé dans le caisson isolant recouvert d'un couvercle transparent donné. Il existe un entrefer entre l'absorbeur et le couvercle et entre l'absorbeur et son isolation arrière, tous deux définis par l'épaisseur et la pente. L'absorbeur est conçu comme une harpe avec des tuyaux de distribution et de colonne montante (définis par la longueur, la distance et le diamètre). Le couvercle transparent est considéré avec une conductance thermique dépendant de la température selon l'équation

où hg₀, hg₁ et hg₂ sont des coefficients pour des structures de couverture données et Tg₁-g₂ (°C) est la température moyenne de vitrage. Les couches d'isolation thermique sont considérées de la même manière comme dépendantes de la température.

Le modèle détaillé de capteur solaire à plaque plane permet d'effectuer un calcul détaillé du transfert de chaleur dans le capteur solaire. Le flux d'énergie de la surface de l'absorbeur vers l'air ambiant et de la surface de l'absorbeur vers un liquide caloporteur, ainsi qu'une distribution de température dans le collecteur, sont calculés dans les boucles d'itération. Un capteur solaire peut être spécifié par un certain nombre de paramètres détaillés, les propriétés optiques du vitrage et de l'absorbeur, et les propriétés thermophysiques des principaux composants d'un capteur solaire (cadre, absorbeur et couvercle transparent) dans le modèle.

3.2. Équations de base

Le modèle mathématique du capteur de liquide solaire à plaques planes résout les bilans de transfert de chaleur unidimensionnels. Hottel et Woertz [20], Hottel et Whillier [21] et Bliss [22] ont développé les hypothèses les plus simples : les capacités thermiques sont négligées et une seule valeur du coefficient global de perte de chaleur du collecteur est considérée. Partant de ces hypothèses et considérant que le transfert de chaleur est principalement unidimensionnel et prédominant dans la direction normale à l'absorbeur, Duffie et Beckman [23] ont développé un modèle simplifié (avec l'analogie électrique) pour caractériser le capteur solaire en régime permanent. conditions. Le modèle résout le bilan énergétique du capteur solaire dans des conditions de régime permanent selon le principe de l'équation de Hottel-Whillier pour la puissance thermique utilisable :

Dans cette équation, Aabs est la surface de l'absorbeur, FR est le facteur d'évacuation de la chaleur du capteur, τ est la transmission solaire du couvercle du capteur, α est l'absorbance solaire de l'absorbeur, Gt est l'irradiance solaire totale, U est la perte de chaleur globale du collecteur, Tin est la température du fluide en entrée et Tamb est la température ambiante.

Les plans principaux du capteur sont la surface extérieure du couvercle (f₂), la surface intérieure du couvercle (f₁), l'absorbeur (abs), la surface intérieure de l'isolation arrière (b₁), la surface extérieure du cadre arrière (b₂), la surface intérieure de l'isolation des bords (e₁), et la surface extérieure du cadre de bordure (e₂). Une température de surface est déterminée pour chaque plan de capteur lors de la procédure de calcul. Les principaux plans collecteurs sont schématisés à la figure 4.

Le modèle mathématique se compose en général de deux parties : le bilan énergétique externe de l'absorbeur (transfert de chaleur de la surface de l'absorbeur vers l'environnement ambiant) et le bilan énergétique interne de l'absorbeur (transfert de chaleur de la surface de l'absorbeur vers le fluide caloporteur). Les bilans énergétiques externe et interne sont interdépendants. Le coefficient de perte de chaleur global du collecteur U en tant que sortie principale de l'équilibre externe est l'une des entrées de l'équilibre interne. D'autre part, la température moyenne de l'absorbeur Tabs comme l'une des sorties de l'équilibre interne est utilisée comme entrée nécessaire pour l'équilibre externe. Une boucle d'itération a été introduite pour transférer les résultats du solde externe au solde interne de départ et les résultats du solde interne sont mis en solde externe. La boucle itère tant que la différence entre les températures d'absorbeur calculées dans deux étapes d'itération adjacentes est supérieure au minimum requis (voir Figure 5).

3.3. Validation expérimentale

Le modèle a été validé expérimentalement dans le cadre d'essais de capteurs solaires selon la norme européenne EN ISO 9806 dans le laboratoire solaire accrédité exploité par le Centre universitaire pour les bâtiments économes en énergie, Université technique tchèque de Prague. Les capteurs solaires thermiques ont été testés pour obtenir une puissance thermique en régime permanent à des conditions de fonctionnement constantes de température d'entrée (± 0,05 K) et de débit massique (± 0,002 %) du fluide caloporteur (eau) entrant dans le collecteur et à des conditions climatiques constantes de l'énergie solaire. irradiation (±1,4 %) et température ambiante (±0,05 K).

L'efficacité instantanée a été calculée à partir de la puissance thermique du capteur liée à l'apport total d'irradiation solaire (incident sur la surface de référence du capteur : surface brute). Les points de données expérimentaux de l'efficacité du capteur solaire sont couplés à des barres d'incertitude uniformes dans les graphiques. L'incertitude élargie de l'efficacité et la différence de température réduite ont été évaluées pour les données expérimentales des incertitudes de type A (statistiques) et de type B (instrumentales) en tenant compte du facteur de couverture k = 2 avec un niveau de confiance de 95 % (distribution normale).

Le calcul théorique de la caractéristique d'efficacité par le modèle est soumis à l'incertitude des paramètres réels du collecteur qui sont utilisés comme entrées pour le modèle. Alors que les paramètres géométriques sont facilement disponibles avec un degré de confiance élevé, le nombre de paramètres définissant les propriétés des pièces de collecteur est incertain dans une plage étroite (par exemple, paramètres optiques de l'absorbeur et du vitrage, principalement ± 2%), plage moyenne (par exemple, conductivité de couche d'isolation en fonction de sa température et de sa densité, ± 10 %), et une plage assez large (par exemple, l'émittance de la face arrière de l'absorbeur et l'émittance de la couche d'isolation ou du cadre du collecteur, > 10 %). Par conséquent, les résultats du calcul théorique pourraient être présentés sous la forme de deux courbes de délimitation où les valeurs d'efficacité du collecteur peuvent être trouvées dans la réalité.

Le modèle mathématique a été validé dans le domaine des capteurs plans solaires atmosphériques (capteurs solaires de qualité supérieure avec absorbeur de pointe en cuivre soudé au laser revêtu d'un revêtement sélectif haute performance et vitrage solaire en tant que couverture transparente). Quatre capteurs solaires différents ont été utilisés pour la validation détaillée du modèle. La majorité des paramètres des capteurs solaires thermiques (par exemple, la conductivité thermique de l'isolation, la transmission solaire du vitrage et l'émissivité de l'absorbeur) ont été mesurés expérimentalement pour réduire la plage d'incertitude. Le modèle a également été testé dans le cas de différentes valeurs de pente, de débit massique, de vitesse du vent et de rayonnement incident. Plus d'informations sur la validation du modèle peuvent être trouvées dans Shemelin et Matuska [24]. La figure 6 montre des points d'efficacité mesurés expérimentalement et des caractéristiques d'efficacité modélisées théoriquement. Il ressort des résultats que les caractéristiques d'efficacité simulées correspondent relativement bien aux mesures, ce qui donne confiance au modèle développé.

Quatre configurations de FPC ont été modélisées aux dimensions 1 × 2 m. Toutes les variantes ont un absorbeur en cuivre soudé au laser à la pointe de la technologie avec un revêtement sélectif haute performance avec une absorptivité de 0,95 et une émissivité de 0,05. L'épaisseur de l'absorbeur est de 0,2 mm et la distance entre les tuyaux est de 100 mm. L'isolation thermique arrière et l'isolation thermique des bords avec une conductivité thermique de 0,04 W/m·K ont respectivement une épaisseur de 50 et 20 mm. L'épaisseur de la lame d'air entre absorbeur et vitrage est de 30 mm (sauf variante VC4, expliquée ci-dessous). La différence entre les variantes considérées réside uniquement dans le vitrage de couverture.

La première configuration de FPC (RC) a un vitrage de référence (REF) en tant que couvercle transparent avec les paramètres indiqués dans le tableau 1. La deuxième configuration VC1 a un vitrage sous vide VG1 à la place du vitrage de référence. La troisième configuration VC2 considère la variante VG2 comme vitrage de couverture. La dernière configuration VC3 a une configuration principalement différente. Cette variante n'a pas d'espace entre l'absorbeur et le couvercle. Ici, l'absorbeur est collé au VG2 par un gel de silicone hautement transparent et flexible en permanence pour réduire l'épaisseur du collecteur (alternative de collecteur "slim" adaptée à l'intégration de l'enveloppe du bâtiment). Les configurations envisagées des collecteurs FPC RC, VC1, VC2 et VC3 sont illustrées à la Figure 7.

Le graphique de la figure 8 montre les courbes d'efficacité des variantes de capteurs solaires considérées. Conformément à la norme EN ISO 9806, le rendement du capteur η est basé sur la surface brute du capteur AG. Les calculs ont été effectués à l'aide du modèle détaillé théorique décrit au début de FPC. Le graphique montre la différence de qualité énergétique des variantes FPC comparées. La faible pente de la courbe d'efficacité du VC2 est due au fait que le collecteur VC2 possède deux revêtements à faible émissivité, le premier à l'intérieur du vitrage sous vide et le second sur la surface de l'absorbeur. Les autres variantes RC, VC1 et VC3 n'ont qu'un seul revêtement à faible émissivité. L'alternative de capteur solaire VC3 a un rendement thermique inférieur à l'alternative de référence REF. Malgré la couche sous vide, une émittance plus élevée du revêtement de verre à faible émissivité (0,2) dans la variante VC3 au lieu du revêtement absorbant avec une émittance de 0,05 dans la variante REF, amène la perte totale de chaleur supérieure à une valeur similaire, mais les paramètres optiques de la configuration VC3 sont plus faibles (efficacité de perte nulle inférieure η₀). Les coefficients résultants des caractéristiques d'efficacité η₀, a₁ et a₂ sont répertoriés dans le tableau 2.

Tableau 2 Résumé des résultats de la simulation du collecteur.

D'autre part, la variante de capteur solaire VC3 a l'épaisseur la plus faible entre les variantes de comparaison - seulement 60 mm. Une telle épaisseur donne plus de possibilité d'intégration du FPC dans l'enveloppe du bâtiment en raison de la conception mince et compacte. Les autres variantes RC, VC1 et VC2 ont respectivement des épaisseurs de 87, 91 et 91 mm.

La figure 9 présente la comparaison des caractéristiques d'efficacité de la variante de capteur à plaque plate VC2 et des capteurs à tube sous vide (avec/sans réflecteur, absorbeur cylindrique/plat) par rapport à la surface brute d'un capteur. Les performances thermiques de la variante de capteur solaire plan VC2 sont comparables à celles des capteurs à tubes sous vide. De plus, la variante de capteur solaire VC2 présente une efficacité nettement supérieure à la majorité des capteurs à tubes sous vide (VT).

Pour obtenir une vue d'ensemble, les performances annuelles des collecteurs VC2 et VT ont été modélisées à l'aide du logiciel ScenoCalc [25] pour des températures de fonctionnement constantes de 25, 50, 75 et 100°C et les conditions climatiques de Würzburg. Les performances et les caractéristiques optiques des capteurs comparés ont été utilisées comme données d'entrée. Les résultats sont présentés dans le tableau 3. Les résultats de la modélisation ont confirmé que la variante de capteur solaire à plaque plate VC2 a des gains d'énergie solaire plus élevés que la majorité des capteurs à tubes sous vide jusqu'à une température de fonctionnement de 100°C.

Tableau 3 Gain annuel calculé du capteur solaire par rapport à la surface brute du capteur.

Différentes conceptions de capteurs solaires à plaque plate basés sur un vitrage plat sous vide ont été théoriquement étudiées en utilisant le modèle mathématique détaillé pour montrer le potentiel de l'application de vitrage sous vide dans les capteurs solaires à plaque plate. La variante sélectionnée VC2 a été comparée à des capteurs à tubes sous vide à la pointe de la technologie par une simulation annuelle de la puissance calorifique du capteur dans ScenoCalc. Les résultats ont montré qu'il existe un potentiel important d'augmentation de l'efficacité des capteurs solaires plats en utilisant un vitrage sous vide à haute performance comme couverture transparente. La variante de capteur VC2 présente des performances supérieures à celles de la majorité des capteurs à tubes sous vide jusqu'à une température de fonctionnement de 100°C.

Les auteurs déclarent qu'il n'y a aucun conflit d'intérêts concernant la publication de cet article.

Ce travail a été soutenu par le ministère de l'Éducation, de la Jeunesse et des Sports dans le cadre du Programme national de durabilité I (NPU I), projet no. LO1605, par l'University Center for Energy Efficient Buildings-Sustainability Phase, et par le projet SGS16/212/OHK2/3T/12—Modélisation, contrôle et conception d'installations d'ingénierie environnementale.