Étude numérique sur les pertes convectives entre l’absorbeur et la vitre d'un capteur solaire plan

Abstract

Cette étude vise à améliorer l'efficacité des capteurs solaires thermiques à Tébessa, en Algérie, en identifiant l'angle optimal d'inclinaison et l'épaisseur optimale de la lame d'air entre l'absorbeur et le vitrage d'un capteur solaire plan, qui est simulé par une cavité parallélépipédique inclinée. À l'aide des logiciels Meteonorm pour l'extraction des données climatiques et ANSYS Fluent pour la simulation numérique, les résultats montrent que l'utilisation de l'angle optimal mensuel améliore l'efficacité des capteurs en maximisant la captation du rayonnement solaire. Une comparaison entre les différentes méthodes pour déterminer l'angle d'inclinaison (L, L+15°, L−15°) révèle que les méthodes L+15° et L−15° sont adaptées à des applications spécifiques : L+15° pour le refroidissement et L−15° pour le chauffage. L'approche β=L, maintenue de façon constante sur une base annuelle, se révèle être la plus efficace pour les applications opérant de manière continue tout au long de l'année. Toutefois, afin d'optimiser les performances, il est préconisé d'employer l'angle mensuel optimal (β_opt) pour assurer une capture maximale de l'irradiance solaire. En ce qui concerne l'épaisseur de la lame d'air, la valeur de 7 mm a été sélectionnée en raison de sa proximité avec les mesures les plus fréquentes observées pour les différentes saisons, ce qui la rend idéale pour une utilisation tout au long de l'année. Ce choix vise à réduire les pertes de chaleur et à améliorer l'efficacité des capteurs solaires en tenant compte des caractéristiques climatiques spécifiques de la région.