Méthodologie des projets de chauffage, chauffage et ECS d'un pavillon

Université Libanaise Année Universitaire

Faculté des sciences 2011-2012
Section III



PNRG 531
Énergie Solaire.

Sujet de projet : Méthodologie des projets de chauffage,
chauffage et ECS d'un pavillon.

Présenter pour:

+ Dr. Safwan Moussady. Fait par :

+ Mostafa Al Masri.

Date: Le 21/2/2012.

Table de matière

A) Présentation 3

1) Principe général d'une installation solaire thermique de production d'eau chaude 3

1.1) Pourquoi utiliser l'énergie solaire 3

1.2) Origine de l'énergie solaire 3

1.3) Principe de fonctionnement général 3

B) Position et flux solaire 5

Figure 3: Variation d'énergie utile du jour moyen de 12 mois en
fonction de ÄT 8

C) Caractéristiques de système de distribution 9

1) Pour 15 janvier 11

2) Pour 15 février 13

3) Pour 15 mars 15

4) Pour 15 avril 17

5) Pour 15 mai 19

6) Pour 15 juin 21

7) Pour 15 juillet 23

8) Pour 15 aout 25

9) Pour 15 septembre 27

10) Pour 15 octobre 29

11) Pour 15 novembre 31

12) Pour 15 décembre 33

Table 25: Méthodologie de chauffage solaire (Chauffage seule) de capteur de 10m². Feuille de calcul 35

Table 26: Méthodologie de chauffage solaire (ECS seule) de capteur de 2 m². Feuille de calcul 36

D) Conclusion 36

A) Présentation:

1) Principe général d'une installation solaire thermique de production d'eau chaude

1.1) Pourquoi utiliser l'énergie solaire:

Le rayonnement solaire constitue une source d'énergie gratuite, abondante et renouvelable. La technologie permettant de capter cette énergie et de la transformer en chaleur utile est aujourd'hui à maturité.

1.2) Origine de l'énergie solaire:

Le soleil émet, d'une manière uniforme, d'énormes quantités d'énergie dans l'espace. Le rayonnement qui arrive à la surface de la terre est de 1000 kWh (soit 100 litres de mazout) par an pour une surface horizontale de 1 m2. Un capteur solaire thermique peut raisonnablement récupérer 40 à 60 % de cette énergie sous forme de chaleur.

Le rayonnement global qui atteint finalement la surface de la terre est de 2 types : - Le rayonnement direct, provenant directement du soleil, visible par temps clair. - Le rayonnement diffus, résultant de la diffusion de la lumière dans l'atmosphère, essentiellement par la couverture nuageuse.

En Belgique, la part d'énergie contenue dans le rayonnement diffus représente en moyenne annuelle 60 % du rayonnement global.

1.3) Principe de fonctionnement général:

Une installation solaire thermique de production d'eau chaude est un système complet qui sert à pré-chauffer l'eau à partir du rayonnement solaire global. Ce système, représenté schématiquement à la figure 1, est constitué des éléments suivants:

- Les capteurs solaires (1), qui transforment le rayonnement solaire en chaleur grâce à un absorbeur. Celui-ci transfère la chaleur vers le fluide qui le parcourt. - Le circuit primaire, qui relie les capteurs au(x) ballon(s) de stockage.

- Le ballon de stockage (2), qui permet d'accumuler l'eau chaude produite pour l'utiliser en temps voulu.

- Les autres composants tels le circulateur (3) et le dispositif de régulation automatique (4), qui régulent le fonctionnement du système selon les conditions d'ensoleillement et la demande en eau chaude.

- Une source d'énergie d'appoint (5), qui porte l'eau préchauffée à la température souhaitée, quelles que soient les conditions d'ensoleillement.





Figure 2 l lk lOP Ints TQFKIuIIl-eau solaire à éléments séparés

B) Position et flux solaire :

TSV: temps solaire vrai en un lieu et à un instant donnés. H: angle horaire du centre du soleil en ce lieu à cet instant. ET: L'équation du temps(en minutes).

ET = 0.0002-0.4197Cos(wd)+3.2265Cos(2wd)+0.0903Cos(3wd)+7.3509Sin(wd) +9.3912Sin(2wd)+0.3361sin(3wd).avec w=2ð/366 et d=numéro de jour dans l'année.

TSM: temps solaire moyen .TSM = TSV + ET.

TU: temps universel (temps civil de Greewich). TU = TSM-4*longitude (Est). ec lin ~tude du lEan est 54' E.

TL: temps légal dans Liban (en été) TL = TU + 3 h.(en hiver +2 h).

1 décl~na~sRn du slel. ~= 23.45Cos( 30m +d - 202) avec m numéro de mois et d numéro de jour dans le mois.

h: hauteur du sRle~l en de rés. S1n h = snö S~n~ + Casö CRs~ CosH. ec ö lat~tude du lan = 54' N.

z: azImuth du sleIl par rappIrt au sud en de rés. S1n( z)=CRs~SInH / Cosh.

i: angle d'incidence du rayon solaire sur la paroi. Cos i = lCos V+ m Cos W+ n Cos S. CRs VS1n h, CRs W =S1n z CRs h, CRs S CRs I S1n ö (CRs H - t ~ / t ö ), l=CRs s, m = sn ã sIn s et n= CRs ã S1n s.

PD: Flux direct sur la paroi d'observation PD= I*Cos i. avec I=I0CAe^{(-B/Sin h)}, Les coefficients A=0.88 et B=0.26 en supposant que les phénomènes observes sous condition normales ,C=Correction de distance Terre-soleil=1+0.034 Cos(30m-30+d)

avec m numéro de mois et d numéro de jour dans le mois.

Pd: Flux diffus reçu par la paroi Pd= 2

- ) 2

avec -- 3 e ⁾let a = 0.2

PT: Flux total qui atteint la paroi PT=PD+Pd.

A7'

Le rendement çáa" avec P: Flux totale (W/m²) et â=7 pur smple vitrage.

es an les dIRncIdences :- snt 7 donc

i) i

a ec á0=0.75 pour simple vitrage. -snt dRnc á(I)=á0=0.75

Et ln tra~te pRur chaque aleur de ÄT0, , 10, 1 , 20, 2 , 0, ,

~ , 70 et 7 C.

Puissance utile maximum _Pumç*PT et l'énergie utile maximum G_um(Wh/m²)=P_um(W/m²) pour une heure

Mois :	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Temp ext:	12.8	13.3	14.9	17.5	21.3	24	26.2	27.1	25.7	22.8	19	11.6
Insolation : f	0.27	0.43	0.46	0.57	0.63	0.88	0.89	0.87	0.81	0.65	0.45	0.45

Tableau 1.

Pour calculer Gu (l'énergie utile) on a trois cas:

1- S âÄT F áPD+0.9á0Pd on a Gu = Gum = 0

2- Si 0.9á0Pd âÄT áPD+0.9á0Pd on a Gu = f*Gum

3- Si âÄT 0.9á0Pd on a Gu = f*Gum + (1-f)x avec x= 0.9á0Pd - âÄT pRur Ät =1h

N.B. : dans cette formule on capte le changement du flux direct et diffus d'une façon instantanée et continue d'où l'utilisation de l'integrale entre les deux instants données t1 et t2 .

Dans notre cas on calcule ces flux à chaque heure ce qui remplace l'integrale dans la formule de l'energie utile en une somme de valeurs discrètes.

Gu de jur est Ó de Gu pRur TSV~ jusqu^~ 18.

Mois ÄT	1		2		3		4		5		6
0	668.7		972		1409.3		2087.8		2564.1		3489.6
5	369.2		636.6		1041.4		1682		2134.7		3047.2
10	219.9		453.8		816.2		1401.8		1823.7		2686
15	148.7		348.5		675.1		1222.3		1593.3		2347.2
20	83.9		252.1		562.4		1042.7		1394.9		2055.1
25	37.9		176.9		449.7		873		1196.4		1777.9
30	4.5		101.6		337		733.4		997.9		1500.7
35	0		51.2		255.6		593.7		838.9		1245
40	0		8.2		175.1		454.1		684.5		1029.4
45	0		0		97.8		344		530.2		813.8
50	0		0		49.5		244.2		393.4		598.2
55	0		0		7.5		144.5		283.2		440.6
60	0		0		0		76.6		172.9		286.6
65	0		0		0		14		88.7		147.7
70	0		0		0		0		22.6		55.3
75	0		0		0		0		0		0
Mois ÄT		7		8		9		10		11		12
0		3453.1		3080.8		2370.2		1458.8		822.4		669.8
5		3018.5		2673.8		1982.5		1116.8		507.7		378.9
10		2655.6		2316		1697		869.5		342.9		222.4
15		2313		2031.3		1441.9		710.3		240		143.7
20		2030.2		1757.2		1201.8		551		161.3		69.6
25		1749.9		1483.2		1003.4		406.3		83.6		22.4
30		1469.5		1243.6		804.9		292.5		36.3		0
35		1224.5		1030.4		606.5		178.8		2.4		0
40		1006.5		817.3		460.6		94.7		0		0
45		788.4		608.2		318.8		26.5		0		0
50		578.8		455.9		177.9		0		0		0
55		423.1		303.7		92.8		0		0		0
60		267.3		163.7		14.8		0		0		0
65		136.8		72.4		0		0		0		0
70		43.4		5.9		0		0		0		0
75		0		0		0		0		0		0

Tableau 2 : L'énergie utile Gu (wh/m².jour) en fonction de ÄT (C)



Gu(Whiejour)

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80

ÄT(?C)

Series1 Series2 Series3 Series4 Series5 Series6 Series7 Series8 Series9 Series10 Series11 Series12

Figure 3: Variation d'énergie utile du jour moyen de 12 mois en fonction de ÄT

C) Caractéristiques de système de distribution :

Dans cette partie, on détermine les énergies consommées, nécessaires et fournies par le capteur solaire pour un pavillon ayant les caractéristiques suivantes :

V= 600 m³ G = 1.2 W/m³.^oC TNC = 18 ^oC S = 200 m²

La puissance du chauffage étant 230 W/^oC. Cette puissance étant nulle pour une température d'eau chaude de 20 ^oC.

Surface du capteur s = 10 m²(pour chauffage) et 2 m² (pour l'eau chaude sanitaire).

On prend seulement les mois pour lesquels la température moyenne est inferieure à la température de non chauffage " TNC". Pour les autres mois le chauffage n'est pas nécessaire puisque l'eau chaude est assurée par d'autres systèmes de chauffage.

(1) Rivers : le point (T0, E0) est obtenu à partir de la courbe Ed.

a- Si Eo<Ec :

Alors énergie captée distribuée est inférieure au besoin quotidien et la température de stockage moyenne _TSM est égale à _TS0. Dans ce cas, énergie d'appRInt nécessa~re est E_c-E0.

b- Si E0>Ec :

'éner Ie slare captée supplémenta~re ne peut pas itre d1str~Iuée, l'éner ~e solalre recRu re l'éner ~e nécessa~re au chauffa e de lR ement (Ru Een cette dern~ère n'ex~ste pas : cas où la température extérieure est supérieure à TNC) et la température de distribution TDM est l'ntersectIRn de la caractér~st~que ED et EC.

La participatIRn de l'éner le slare captée supplémenta~re dans l'échauffement de l'eau san~ta~re dépend de la température de st~cka e mRyenne TSM qu~ crrespnd l'ntersectn d'E_c avec Eu; si TSM est supérieure à 100°C alors un régulateur arrête la circulation de l'eau dans le capteur lIm~tant la température de stockage à 100°C.

S la température de st~cka e est supér~eure ~0^°C, alRrs Rn n'a pas IesRIn d'éner ~e supplémenta~re pRur le er la température de l'eau ~0^°C, et dans ce cas l'éner ~e d'appRInt est nulle.

S~ la température de st~cka e n'est pas supér~eure ~0^°C, alRrs In a EesRIn d'une éner Te supplémentaIre pRur chauffer l'eau E0^°C. Cette éner Te d'appR~nt est calculée par la relation suivante :

Appoint =		Wh/m^2/jour

Dans ce cas, l'économie réalisée par l'éner ie solaire sera é ale au besoin Ec diminué de l'éner ie d'appoint.

(2) Eté : Les besoin de chauffage sont alors par définition nuls, le point

(T0, E0) est obtenu à partir de la courbe ED2.

On applique la même méthode que pour les mois d'hi er pour déterminer TSm = TDm et pour obtenir l'éner ie d'appoint é entuelle.


· Calcul des besoins énergétiques maximum de chauffage :

E_c = (24GV _*(TNC - T_e) * 10^-3) / s

E_c : besoins énergétiques en Kwh /m².jour

24 : 24 heures du jour V : volume de pavillon G : coefficient de déperdition volumique (W/m³.^oC)

TNC : température de non chauffage.

s : surface du capteur.

EC arie en fonction de Text qui arie d'une mois l'autre cette ariation est éstimé dans le table suivant:

Mois	Text en °C	Ec(kwh/jour.m2)
q Jan	12.8	8.9856		q Feb
13.3	8.1216	q Mar
14.9	5.3568	Apr
17.5	0.864 E	May
21.3	0 E	Jun
24	0 E	E Jul
26.2	0 E	Aug
27.1	0	q Sept
25.7	0	Oct
22.8	0 E	Nov
19	0 E	q Dec
11.6	11.0592

Tableau 3 : variation de Ec pendant les mois.

Calcul de besoin maximal de l'eau chaude sanitaire :

K2=10 Kwh/jour.m² pour une surface de capteur s= 2 m² donc le besoin maximale = 5000 wh/jour.

1) Pour 15 janvier :

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	Ec=besoin maximale (wh/jour m^2)	ED1 (wh/jour m^2)
15	668.7145845	8985.6	0
20	369.1781071	8985.6	0
25	219.8941606	8985.6	2760
30	148.6779957	8985.6	5520
35	83.92799566	8985.6	8280
40	37.94586719	8985.6	11040
45	4.46265796	8985.6	13800
50	0	8985.6	16560
55	0	8985.6	19320
60	0	8985.6	22080
65	0	8985.6	24840
70	0	8985.6	27600
75	0	8985.6	30360
80	0	8985.6	33120
85	0	8985.6	35880
90	0	8985.6	38640

Table 1: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 janvier.

9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0			Gu(wh/jour)
			Ec=besoin maximale(wh/jour) ED1(wh/jour)

0 20 40 60 80 100

Fig 1: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 janvier.

Du graphe on trouve Tso=22 C=Tsm=TDm

On a Ec > E0 ce qui donne énergie d"Appoint = Ec-E0= 8985.6-309=8.6766 KW/h

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	besoin maximale (wh/jour m^2)	ED2 (wh/jour m^2)
15	668.7145845	5000	0
20	369.1781071	5000	555.5555556
25	219.8941606	5000	1111.111111
30	148.6779957	5000	1666.666667
35	83.92799566	5000	2222.222222
40	37.94586719	5000	2777.777778
45	4.46265796	5000	3333.333333
50	0	5000	3888.888889
55	0	5000	4444.444444
60	0	5000	5000
65	0	5000	5000
70	0	5000	5000
75	0	5000	5000
80	0	5000	5000
85	0	5000	5000
90	0	5000	5000

Table 2: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 janvier.



4000

6000

5000

3000

2000

1000

0

0 20 40 60 80 100

Gu

besoin maximale ED2

Fig 2: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 janvier.

Du graphe Tsm=19 C

L'énergie qui provient du soleil =375 Wh/jour.m² L'Appoint = 5000-375=4625 Wh/jour.m²

2) Pour 15 février:

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	Ec=besoin maximale (wh/jour m^2)	ED1 (wh/jour m^2)
15	972.0284853	8121.6	0
20	636.6489753	8121.6	0
25	453.8362962	8121.6	2760
30	348.4862962	8121.6	5520
35	252.1456705	8121.6	8280
40	176.8956705	8121.6	11040
45	101.6456705	8121.6	13800
50	51.17510666	8121.6	16560
55	8.236537709	8121.6	19320
60	0	8121.6	22080
65	0	8121.6	24840
70	0	8121.6	27600
75	0	8121.6	30360
80	0	8121.6	33120
85	0	8121.6	35880
90	0	8121.6	38640

Table 3: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 février.



0 20 40 60 80 100

Gu(wh/jour)

Ec=besoin maximale(wh/jour)

ED1(wh/jour)

9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0



Fig 3: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 février.

Du graphe on trouve Tso=22 C=Tsm=TDm

On a Ec > E0 ce qui donne l'énergie d'Appoint = Ec-E0= 8121.6-546=7.5756 KW/h

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	besoin maximale (wh/jour m^2)	ED2 (wh/jour m^2)
15	972.0284853	5000	0
20	636.6489753	5000	555.5555556
25	453.8362962	5000	1111.111111
30	348.4862962	5000	1666.666667
35	252.1456705	5000	2222.222222
40	176.8956705	5000	2777.777778
45	101.6456705	5000	3333.333333
50	51.17510666	5000	3888.888889
55	8.236537709	5000	4444.444444
60	0	5000	5000
65	0	5000	5000
70	0	5000	5000
75	0	5000	5000
80	0	5000	5000
85	0	5000	5000
90	0	5000	5000

Table 4: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 février.



-1000

4000

6000

5000

3000

2000

1000

0

20 40 60 80 100

Gu

besoin maximale ED2

Fig 4: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 février.

Du graphe Tsm=21 C

L'énergie qui provient du soleil =556 Wh/jour.m² L'Appoint = 5000-556=4444 Wh/jour.m²

3) Pour 15 mars:

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	Ec=besoin maximale (wh/jour m^2)	ED1 (wh/jour m^2)
15	1409.337193	5356.8	0
20	1041.395958	5356.8	0
25	816.1699932	5356.8	2760
30	675.1165797	5356.8	5520
35	562.4165797	5356.8	8280
40	449.7165797	5356.8	11040
45	337.0165797	5356.8	13800
50	255.584056	5356.8	16560
55	175.084056	5356.8	19320
60	97.83260156	5356.8	22080
65	49.53260156	5356.8	24840
70	7.468925693	5356.8	27600
75	0	5356.8	30360
80	0	5356.8	33120
85	0	5356.8	35880
90	0	5356.8	38640

Table 5: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 mars.



0 20 40 60 80 100

Gu(wh/jour)

Ec=besoin maximale(wh/jour)

ED1(wh/jour)

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0



Fig 5: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 mars.

Du graphe on trouve Tso=22 C=Tsm=TDm

On a Ec > E0

Ce qui donne l'énergie d'Appoint = Ec-E0= 5356.8-928.8=4.428 KW/h

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	besoin maximale (wh/jour m^2)	ED2 (wh/jour m^2)
15	1409.337193	5000	0
20	1041.395958	5000	555.5555556
25	816.1699932	5000	1111.111111
30	675.1165797	5000	1666.666667
35	562.4165797	5000	2222.222222
40	449.7165797	5000	2777.777778
45	337.0165797	5000	3333.333333
50	255.584056	5000	3888.888889
55	175.084056	5000	4444.444444
60	97.83260156	5000	5000
65	49.53260156	5000	5000
70	7.468925693	5000	5000
75	0	5000	5000
80	0	5000	5000
85	0	5000	5000
90	0	5000	5000

Table 6: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 février.



-1000

4000

6000

5000

3000

2000

1000

0

20 40 60 80 100

Gu

besoin maximale ED2

Fig 6: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 février.

Du graphe Tsm=22.5 C

L'énergie qui provient du soleil =833 Wh/jour.m² L'Appoint = 5000-833=4167 Wh/jour.m²

4) Pour 15 avril:

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	Ec=besoin maximale (wh/jour m^2)	ED1 (wh/jour m^2)
15	2087.831007	864	0
20	1681.999692	864	0
25	1401.798509	864	2760
30	1222.248509	864	5520
35	1042.698509	864	8280
40	873.0097578	864	11040
45	733.3597578	864	13800
50	593.7097578	864	16560
55	454.0597578	864	19320
60	344.0005812	864	22080
65	244.2505812	864	24840
70	144.5005812	864	27600
75	76.59728467	864	30360
80	13.95750429	864	33120
85	0	864	35880
90	0	864	38640

Table 7: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 mars.

3000 2500 2000			Gu(wh/jour)
1500 1000 500 0			Ec=besoin maximale(wh/jour) ED1(wh/jour)

0 20 40 60 80 100

Fig 7: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 avril.

On a E0 > Ec, du graphe Tsm= 40 C et TD_m=23 C

Ec=864 Wh/ jour, L'énergie solaire utilisé = 864 wh/jour et l'Appoint =0

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	besoin maximale (wh/jour m^2)	ED2 (wh/jour m^2)
15	2087.831007	5000	0
20	1681.999692	5000	555.5555556
25	1401.798509	5000	1111.111111
30	1222.248509	5000	1666.666667
35	1042.698509	5000	2222.222222
40	873.0097578	5000	2777.777778
45	733.3597578	5000	3333.333333
50	593.7097578	5000	3888.888889
55	454.0597578	5000	4444.444444
60	344.0005812	5000	5000
65	244.2505812	5000	5000
70	144.5005812	5000	5000
75	76.59728467	5000	5000
80	13.95750429	5000	5000
85	0	5000	5000
90	0	5000	5000

Table 8: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 avril.



4000

6000

5000

3000

2000

1000

0

0 20 40 60 80 100

Gu

besoin maximale ED2

Fig 8: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 avril.

Du graphe Tsm=27.5 C

L'énergie qui provient du soleil =1388 Wh/jour.m² L'Appoint = 5000-1388=3612 Wh/jour.m²

5) Pour 15 mai:

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	Ec=besoin maximale (wh/jour m^2)	ED1 (wh/jour m^2)
15	2564.099399	0	0
20	2134.65991	0	0
25	1823.696943	0	2760
30	1593.327301	0	5520
35	1394.877301	0	8280
40	1196.427301	0	11040
45	997.9773008	0	13800
50	838.8705629	0	16560
55	684.5205629	0	19320
60	530.1705629	0	22080
65	393.4165775	0	24840
70	283.1665775	0	27600
75	172.9165775	0	30360
80	88.72741948	0	33120
85	22.57741948	0	35880
90	0	0	38640

Table 9: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 avril.

3000 2500 2000			Gu(wh/jour)
1500 1000 500 0			Ec=besoin maximale(wh/jour) ED1(wh/jour)

0 20 40 60 80 100

Fig 9: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 avril. L'énergie solaire utiliser et l'Appoint = 0

TDm=0 et Tsm=87 C

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	besoin maximale (wh/jour m^2)	ED2 (wh/jour m^2)
15	2564.099399	5000	0
20	2134.65991	5000	555.5555556
25	1823.696943	5000	1111.111111
30	1593.327301	5000	1666.666667
35	1394.877301	5000	2222.222222
40	1196.427301	5000	2777.777778
45	997.9773008	5000	3333.333333
50	838.8705629	5000	3888.888889
55	684.5205629	5000	4444.444444
60	530.1705629	5000	5000
65	393.4165775	5000	5000
70	283.1665775	5000	5000
75	172.9165775	5000	5000
80	88.72741948	5000	5000
85	22.57741948	5000	5000
90	0	5000	5000

Table 10: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 mai.



4000

6000

5000

3000

2000

1000

0

0 20 40 60 80 100

Gu

besoin maximale ED2

Fig 10: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 mai. Du graphe Tsm=32.5 C

L'énergie qui provient du soleil =1944 Wh/jour.m²

L'Appoint = 5000-1944=3056 Wh/jour.m²

6) Pour 15 juin:

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	Ec=besoin maximale (wh/jour m^2)	ED1 (wh/jour m^2)
15	3489.631503	0	0
20	3047.196917	0	0
25	2686.031989	0	2760
30	2347.231989	0	5520
35	2055.094523	0	8280
40	1777.894523	0	11040
45	1500.694523	0	13800
50	1245.024266	0	16560
55	1029.424266	0	19320
60	813.8242662	0	22080
65	598.2242662	0	24840
70	440.6494172	0	27600
75	286.6494172	0	30360
80	147.6646825	0	33120
85	55.26468246	0	35880
90	0	0	38640

Table 11: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 juin.

4000 3500 3000 2500			Gu(wh/jour)
2000 1500 1000 500 0			Ec=besoin maximale(wh/jour) ED1(wh/jour)

0 20 40 60 80 100

Fig 11: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 juin.

L'énergie solaire utiliser et l'Appoint = 0 TDm=0 et Tsm=87 C

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	besoin maximale (wh/jour m^2)	ED2 (wh/jour m^2)
15	3489.631503	5000	0
20	3047.196917	5000	555.5555556
25	2686.031989	5000	1111.111111
30	2347.231989	5000	1666.666667
35	2055.094523	5000	2222.222222
40	1777.894523	5000	2777.777778
45	1500.694523	5000	3333.333333
50	1245.024266	5000	3888.888889
55	1029.424266	5000	4444.444444
60	813.8242662	5000	5000
65	598.2242662	5000	5000
70	440.6494172	5000	5000
75	286.6494172	5000	5000
80	147.6646825	5000	5000
85	55.26468246	5000	5000
90	0	5000	5000

Table 12: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 juin.



4000

6000

5000

3000

2000

1000

0

0 20 40 60 80 100

Gu

besoin maximale ED2

Fig 12: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 juin.

Du graphe Tsm=34 C

L'énergie qui provient du soleil =2036 Wh/jour.m² L'Appoint = 5000-2036=2964 Wh/jour.m²

7) Pour 15 juillet:

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	Ec=besoin maximale (wh/jour m^2)	ED1 (wh/jour m^2)
15	3453.070502	0	0
20	3018.535652	0	0
25	2655.662105	0	2760
30	2313.012105	0	5520
35	2030.218966	0	8280
40	1749.868966	0	11040
45	1469.518966	0	13800
50	1224.508597	0	16560
55	1006.458597	0	19320
60	788.4085972	0	22080
65	578.8396375	0	24840
70	423.0896375	0	27600
75	267.3396375	0	30360
80	136.8256683	0	33120
85	43.37566833	0	35880
90	0	0	38640

Table 13: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 juillet.



4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

0 20 40 60 80 100

Gu(wh/jour)

Ec=besoin maximale(wh/jour)

ED1(wh/jour)

Fig 13: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 juillet. L'énergie solaire utiliser et l'Appoint = 0

TDm=0 et Tsm=87 C

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	besoin maximale (wh/jour m^2)	ED2 (wh/jour m^2)
15	3453.070502	5000	0
20	3018.535652	5000	555.5555556
25	2655.662105	5000	1111.111111
30	2313.012105	5000	1666.666667
35	2030.218966	5000	2222.222222
40	1749.868966	5000	2777.777778
45	1469.518966	5000	3333.333333
50	1224.508597	5000	3888.888889
55	1006.458597	5000	4444.444444
60	788.4085972	5000	5000
65	578.8396375	5000	5000
70	423.0896375	5000	5000
75	267.3396375	5000	5000
80	136.8256683	5000	5000
85	43.37566833	5000	5000
90	0	5000	5000

Table 14: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 juillet.



4000

6000

5000

3000

2000

1000

0

0 20 40 60 80 100

Gu

besoin maximale ED2

Fig 14: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 juillet.

Du graphe Tsm=33 C

L'énergie qui provient du soleil =2000 Wh/jour.m² L'Appoint = 5000-2000=3000 Wh/jour.m²

8) Pour 15 aout:

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	Ec=besoin maximale (wh/jour m^2)	ED1 (wh/jour m^2)
15	3080.763017	0	0
20	2673.854157	0	0
25	2316.03911	0	2760
30	2031.294637	0	5520
35	1757.244637	0	8280
40	1483.194637	0	11040
45	1243.565213	0	13800
50	1030.415213	0	16560
55	817.2652135	0	19320
60	608.2044931	0	22080
65	455.9544931	0	24840
70	303.7044931	0	27600
75	163.7190147	0	30360
80	72.36901467	0	33120
85	5.861346094	0	35880
90	0	0	38640

Table 15: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 Aout.



4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

0 20 40 60 80 100

Gu(wh/jour)

Ec=besoin maximale(wh/jour)

ED1(wh/jour)

Fig 15: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 Aout.

L'énergie solaire utiliser est l'Appoint = 0 TDm=0 et Tsm=87 C

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	besoin maximale (wh/jour m^2)	ED2 (wh/jour m^2)
15	3080.763017	5000	0
20	2673.854157	5000	555.5555556
25	2316.03911	5000	1111.111111
30	2031.294637	5000	1666.666667
35	1757.244637	5000	2222.222222
40	1483.194637	5000	2777.777778
45	1243.565213	5000	3333.333333
50	1030.415213	5000	3888.888889
55	817.2652135	5000	4444.444444
60	608.2044931	5000	5000
65	455.9544931	5000	5000
70	303.7044931	5000	5000
75	163.7190147	5000	5000
80	72.36901467	5000	5000
85	5.861346094	5000	5000
90	0	5000	5000

Table 16: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 Aout.



4000

6000

5000

3000

2000

1000

0

0 20 40 60 80 100

Gu

besoin maximale ED2

Fig 16: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 Aout.

Du graphe Tsm=32 C

L'énergie qui provient du soleil =1925Wh/jour.m² L'Appoint = 5000-1925=3075 Wh/jour.m²

9) Pour 15 septembre:

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	Ec=besoin maximale (wh/jour m^2)	ED1 (wh/jour m^2)
15	2370.188132	0	0
20	1982.468407	0	0
25	1697.014718	0	2760
30	1441.864718	0	5520
35	1201.813337	0	8280
40	1003.363337	0	11040
45	804.9133374	0	13800
50	606.4633374	0	16560
55	460.601957	0	19320
60	318.851957	0	22080
65	177.8756389	0	24840
70	92.82563889	0	27600
75	14.76680301	0	30360
80	0	0	33120
85	0	0	35880
90	0	0	38640

Table 17: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 septembre.



3000

2500

2000

1500

1000

500

0

0 20 40 60 80 100

Gu(wh/jour)

Ec=besoin maximale(wh/jour)

ED1(wh/jour)

Fig 17: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 septembre.

L'énergie solaire utiliser est l'Appoint = 0 TDm=0 et Tsm=78 C

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	besoin maximale (wh/jour m^2)	ED2 (wh/jour m^2)
15	2370.188132	5000	0
20	1982.468407	5000	555.5555556
25	1697.014718	5000	1111.111111
30	1441.864718	5000	1666.666667
35	1201.813337	5000	2222.222222
40	1003.363337	5000	2777.777778
45	804.9133374	5000	3333.333333
50	606.4633374	5000	3888.888889
55	460.601957	5000	4444.444444
60	318.851957	5000	5000
65	177.8756389	5000	5000
70	92.82563889	5000	5000
75	14.76680301	5000	5000
80	0	5000	5000
85	0	5000	5000
90	0	5000	5000

Table 18: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 septembre.



4000

6000

5000

3000

2000

1000

0

0 20 40 60 80 100

Gu(wh/jour)

besoin maximale(wh/jour) ED2(wh/jour)

Fig 18: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 septembre.

Du graphe Tsm=27 C

L'énergie qui provient du soleil =1380 Wh/jour.m² L'Appoint = 5000-1380=3620 Wh/jour.m²

10) Pour 15 octobre :

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)		Ec=besoin maximale (wh/jour m^2)	ED1 (wh/jour m^2)
15	1458.820601		0	0
20	1116.785732		0	0
25	869.5108007		0	2760
30	710.2608007		0	5520
35	551.0108007		0	8280
40	406.2794589		0	11040
45	292.5294589		0	13800
50	178.7794589		0	16560
55	94.75588952		0	19320
60	26.50588952		0	22080
65	0		0	24840
70	0		0	27600
75	0		0	30360
80	0		0	33120
85	0		0	35880
90	0		0	38640

Table 19: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 octobre.

3000 2500 2000			Gu(wh/jour)
1500 1000 500 0			Ec=besoin maximale(wh/jour) ED1(wh/jour)

0 20 40 60 80 100

Fig 19: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 octobre. L'énergie solaire utiliser est l'Appoint = 0

TDm=0 et Tsm=64 C

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	besoin maximale (wh/jour m^2)	ED2 (wh/jour m^2)
15	1458.820601	5000	0
20	1116.785732	5000	555.5555556
25	869.5108007	5000	1111.111111
30	710.2608007	5000	1666.666667
35	551.0108007	5000	2222.222222
40	406.2794589	5000	2777.777778
45	292.5294589	5000	3333.333333
50	178.7794589	5000	3888.888889
55	94.75588952	5000	4444.444444
60	26.50588952	5000	5000
65	0	5000	5000
70	0	5000	5000
75	0	5000	5000
80	0	5000	5000
85	0	5000	5000
90	0	5000	5000

Table 20: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 octobre.



4000

6000

5000

3000

2000

1000

0

0 20 40 60 80 100

Gu

besoin maximale ED2

Fig 20: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 octobre.

Du graphe Tsm=23 C

L'énergie qui provient du soleil =852 Wh/jour.m² L'Appoint = 5000-852=4148 Wh/jour.m²

11) Pour 15 novembre :

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	Ec=besoin maximale (wh/jour m^2)	ED1 (wh/jour m^2)
15	822.3887299	0	0
20	507.6635359	0	0
25	342.8796614	0	2760
30	240.0183342	0	5520
35	161.2683342	0	8280
40	83.56400434	0	11040
45	36.31400434	0	13800
50	2.434775792	0	16560
55	0	0	19320
60	0	0	22080
65	0	0	24840
70	0	0	27600
75	0	0	30360
80	0	0	33120
85	0	0	35880
90	0	0	38640

Table 21: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 novembre.



0 20 40 60 80 100

Gu(wh/jour)

Ec=besoin maximale(wh/jour)

ED1(wh/jour)

3000 2500 2000 1500 1000 500 0



Fig 21: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 novembre. L'énergie solaire utiliser est l'Appoint = 0

TDm=0 et Tsm=52 C

Ts(°C)	Gu (wh/jour m^2)	besoin maximale (wh/jour m^2)	ED2(wh/jour m^2)
15	822.3887299	5000	0
20	507.6635359	5000	555.5555556
25	342.8796614	5000	1111.111111
30	240.0183342	5000	1666.666667
35	161.2683342	5000	2222.222222
40	83.56400434	5000	2777.777778
45	36.31400434	5000	3333.333333
50	2.434775792	5000	3888.888889
55	0	5000	4444.444444
60	0	5000	5000
65	0	5000	5000
70	0	5000	5000
75	0	5000	5000
80	0	5000	5000
85	0	5000	5000
90	0	5000	5000

Table 22: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 novembre.

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
				Gu(wh/jour) besoin maximale(wh/jour) ED2(wh/jour)

0 20 40 60 80 100

Fig 22: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 novembre.

Du graphe Tsm=19 C

L'énergie qui provient du soleil =500 Wh/jour.m² L'Appoint = 5000-500=4500 Wh/jour.m²

12) Pour 15 décembre :

Ts(°C)	Gu(wh/jour m^2)	Ec=besoin maximale (wh/jour m^2)	ED1(wh/jour m^2)
15	669.8327621	11059.2	0
20	378.8551622	11059.2	0
25	222.4185246	11059.2	2760
30	143.6685246	11059.2	5520
35	69.65373967	11059.2	8280
40	22.40373967	11059.2	11040
45	0	11059.2	13800
50	0	11059.2	16560
55	0	11059.2	19320
60	0	11059.2	22080
65	0	11059.2	24840
70	0	11059.2	27600
75	0	11059.2	30360
80	0	11059.2	33120
85	0	11059.2	35880
90	0	11059.2	38640

Table 23: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 décembre.



0 20 40 60 80 100

Gu(wh/jour)

Ec=besoin maximale(wh/jour)

ED1(wh/jour)

12000 10000 8000 6000 4000 2000 0



Fig 23: représente Gu, Ec et ED1 pour 15 décembre. Du graphe on trouve Tso=21 C=Tsm=TDm

On a Ec > E0

Ce qui donne l'énergie d'Appoint = Ec-E0= 11059.2-370=10.6892 KW/h.m²

Ts( C)	Gu(wh/jour)	besoin maximale(wh/jour)	ED2(wh/jour)
15	669.8328	5000	0
20	378.8552	5000	555.5556
25	222.4185	5000	1111.111
30	143.6685	5000	1666.667
35	69.65374	5000	2222.222
40	22.40374	5000	2777.778
45	0	5000	3333.333
50	0	5000	3888.889
55	0	5000	4444.444
60	0	5000	5000
65	0	5000	5000
70	0	5000	5000
75	0	5000	5000
80	0	5000	5000
85	0	5000	5000
90	0	5000	5000

Table 24: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 décembre.

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
				Gu(wh/jour) besoin maximale(wh/jour) ED2(wh/jour)

0 20 40 60 80 100

Fig 24: représente Gu, besoin maximale et ED2 pour 15 décembre.

Du graphe Tsm=17 C

L'énergie qui provient du soleil =333 Wh/jour.m² L'Appoint = 5000-333=4667 Wh/jour.m²

Table 25: Méthodologie de chauffage solaire (Chauffage seule) de capteur de 10m².
Feuille de calcul

Mois	Text (°C)	Energies journalières par mètre carré de capteur			Distribu- tion T D M (°C)	Stock- age T S M (°C)	Energies Mensuelles Globales			% d'énergie Solaire
		Besoins	Soleil	Appoint			Besoins (KWh/mois)	Soleil (Kwh/mois)	Appoint (Kwh/mois)
		(Kwh/m^2. jour)	(Kwh/m^2. jour)	(Kwh/m^2. jour)
Janvier	12.8	8.986	0.309	8.6766	22	22	2786	96	2690	3
Février	13.3	8.122	0.546	7.5756	22	22	2355	158	2197	7
Mars	14.9	5.357	0.93	4.428	22	22	1661	288	1373	17
Avril	17.5	0.864	0.9288	0	23	40	259	279	0	100
Mai	21.3	0	0	0	_-	87	0	0	0	100
Juin	24	0	0	0	_-	87	0	0	0	100
Juillet	26.2	0	0	0	_-	87	0	0	0	100
Août	27.1	0	0	0	_-	87	0	0	0	100
Septembre	25.7	0	0	0	_-	78	0	0	0	100
Octobre	22.8	0	0	0	_-	64	0	0	0	100
Novembre	19	0	0	0	_-	52	0	0	0	100
Décembre	11.6	11.06	0.37	10.6892	21	21	3428	115	3314	12
Année	2012						10489	935	9573	70

Table 26: Méthodologie de chauffage solaire (ECS seule) de capteur de 2 m².
Feuille de calcul.

Mois	Text (°C)	Energies journalières par mètre carré de capteur			Stock- age T S M (°C)	Energies Mensuelles Globales			% d'énergie solaire
		Besoins	Soleil	Appoint		Besoins (KWh/mois)	Soleil (Kwh/mois)	Appoint (Kwh/mois)
		(Kwh/m^2. jour)	(Kwh/m^2. jour)	(Kwh/m^2. jour)
Janvier	12.8	5	0.375	4.625	19	310	23	287	8
Février	13.3	5	0.546	4.454	21	290	32	258	11
Mars	14.9	5	0.56	4.444	21	310	34	276	11
Avril	17.5	5	0.833	4.167	22.5	300	50	250	17
Mai	21.3	5	1.388	3.612	27.5	310	86	224	28
Juin	24	5	1.944	3.056	32.5	300	117	183	39
Juillet	26.2	5	2.036	2.964	34	310	126	184	41
Août	27.1	5	1.925	3.075	32	310	119	191	39
Septembre	25.7	5	1.38	3.62	27	300	83	217	28
Octobre	22.8	5	0.852	4.148	23	310	53	257	17
Novembre	19	5	0.5	4.5	19	300	30	270	10
Décembre	11.6	5	0.333	4.667	17	310	21	289	7
Année	2012					3660	774	2886	21

D) Conclusions :

De point de vue économique, un capteur simple vitrage coute : 600$(de base) +200$/m².

Pour notre cas le cout total est 600+200*10=2600$ (pour Chauffage) et 600+200*2=1000$ (pour ECS).

e pr1x nus sem~le éle é ma~s n'ulRns pas que ce capteur dure p~ur ln temps et nRn pas pRur un ~nter alle de temps curt sans ~u~l~er qu'~l furnt une quant~té d'éner ~e slare cnsdérée ratu~te.

En effet, calculons :

- le cRut mensuel d'énergie sans capteur (0.13$/kWh) : cout=Ec*0.13 - Le cout provenant de l'éner Ie d'appRJnt = ppRJnt*0.13

- 'écRn~m~e =cout besoin-(cout Appoint+ cout de L'entretien annuel)

Year	puissance annuelle			Cout			Economie d'électricité cumulé	Cout solaire cumulé
	Besoin Kwh/ans	Solaire Kwh/ans	Appoint Kwh/ans	Besoin $	Solaire $	Appoint $
2012	10489	935	9695	1364	2600	1260	103	2600
2013	10489	935	9695	1364	20	1260	207	2620
2014	10489	935	9695	1364	20	1260	310	2640
2015	10489	935	9695	1364	20	1260	413	2660
2016	10489	935	9695	1364	20	1260	516	2680
2017	10489	935	9695	1364	20	1260	620	2700
2018	10489	935	9695	1364	20	1260	723	2720
2019	10489	935	9695	1364	20	1260	826	2740
2020	10489	935	9695	1364	20	1260	929	2760
2021	10489	935	9695	1364	20	1260	1033	2780
2022	10489	935	9695	1364	20	1260	1136	2800
2023	10489	935	9695	1364	20	1260	1239	2820
2024	10489	935	9695	1364	20	1260	1342	2840
2025	10489	935	9695	1364	20	1260	1446	2860
2026	10489	935	9695	1364	20	1260	1549	2880
2027	10489	935	9695	1364	20	1260	1652	2900
2028	10489	935	9695	1364	20	1260	1755	2920
2029	10489	935	9695	1364	20	1260	1859	2940
2030	10489	935	9695	1364	20	1260	1962	2960
2031	10489	935	9695	1364	20	1260	2065	2980
2032	10489	935	9695	1364	20	1260	2168	3000
2033	10489	935	9695	1364	20	1260	2272	3020
2034	10489	935	9695	1364	20	1260	2375	3040
2035	10489	935	9695	1364	20	1260	2478	3060
2036	10489	935	9695	1364	20	1260	2581	3080
2037	10489	935	9695	1364	20	1260	2685	3100
2038	10489	935	9695	1364	20	1260	2788	3120
2039	10489	935	9695	1364	20	1260	2891	3140
2040	10489	935	9695	1364	20	1260	2994	3160
2041	10489	935	9695	1364	20	1260	3098	3180
2042	10489	935	9695	1364	20	1260	3201	3200
2043	10489	935	9695	1364	20	1260	3304	3220

Table 27: étude économique de rentabilité du chauffage solaire. On reprendre le cout de capteur en 2042

Année	puissance annuelle			Cout			Economie	Cout
	Besoin	Solaire	Appoint	Besoin	Solaire	Appoint	d'électricité	solaire
	Kwh/ans	Kwh/ans	Kwh/ans	$	$	$	cumulé	cumulé
2012	3660	774	2886	476	1000	375	101	1000
2013	3660	774	2886	476	20	375	201	1020
2014	3660	774	2886	476	20	375	302	1040
2015	3660	774	2886	476	20	375	402	1060
2016	3660	774	2886	476	20	375	503	1080
2017	3660	774	2886	476	20	375	604	1100
2018	3660	774	2886	476	20	375	704	1120
2019	3660	774	2886	476	20	375	805	1140
2020	3660	774	2886	476	20	375	905	1160
2021	3660	774	2886	476	20	375	1006	1180
2022	3660	774	2886	476	20	375	1107	1200
2023	3660	774	2886	476	20	375	1207	1220
2024	3660	774	2886	476	20	375	1308	1240
2025	3660	774	2886	476	20	375	1409	1260

Table 28: étude économique de rentabilité de ECS. On reprendre le cout de ce capteur en 2024.

??????????