Étude expérimentale d'un chauffe-eau solaire à vidange récupérée sous les conditions météorologiques nordiques

Résumé

Un chauffe-eau solaire domestique (CESD) à vidange récupérée constitué de 4,3 m² de collecteurs thermiques à plan vitré et d'un réservoir de 300 L a été installé et testé à Montréal. Une fois le banc d'essai calibré et installé, les mesures ont montré que la vitesse de recirculation de l'eau dans les tuyaux d'alimentation externe est supérieure à 90 cm/s, le temps nécessaire pour que les collecteurs et la tuyauterie se vidangent est de l'ordre de 90 s, et les pertes thermiques maximales dans la tuyauterie de retour externe représentent 11 % de l'énergie utile des collecteurs. Selon la norme CSA F379, ces résultats prouvent la fiabilité de la protection contre le gel d'un tel appareil. Par la suite, la performance journalière de ce système a été étudiée en vertu d'un protocole qui s'inspire des normes ISO 9459-2 et ASHRAE 95. Des prélèvements journaliers d'eau chaude domestique (ECD) ont été menés au cours de deux journées d'hiver claires et ensoleillées. La température de l'eau dans le réservoir a dépassé 50 °C malgré une température ambiante minimale de -18 °C. En utilisant un échangeur de chaleur ayant une efficacité de 89,4 %, au total, 91 L d'ECD ayant une température comprise entre 40 et 50 °C ont été obtenus. Cette quantité couvre ainsi 52 % de la demande quotidienne en ECD sur une demande journalière de base de 200 L à 40 °C. Un prélèvement nocturne d'ECD a été effectué aussi afin de simuler l'usage tardif de l'ECD. Ainsi, après une journée d'hiver claire et ensoleillée, 140 L d'eau à une température comprise entre 40 et 57 °C a été produite. 67 % de la demande a été ainsi couverte. Comme le coût est l'un des principaux défis des CESDs, le coût d'un tel système a été comparé au coût d'un CESD référence avec glycol. Il a été constaté que le concept actuel est environ 2 400 $ moins cher en investissement initial. Ce type d'appareil demeure non rentable en raison du faible coût de l'électricité au Québec. Sa période de retour sur investissement dépasse 25 ans. En suivant un protocole de réalisation inspiré des normes CSA F379, ISO 9459-2 et ASHRAE 95, cette étude a montré le potentiel du chauffe-eau solaire à vidange récupérée comme solution simple et moins coûteuse qui pourrait substituer les chauffe-eau solaires avec glycol.

Date	3 juil. 2014
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Daniel Rousse (Directeur(-trice)) & Alain Moreau (Codirecteur(-trice))