Fascicule de Travaux Dirigés LA 215

TD 4 : Etude de cas - Chauage solaire d'une piscine
Le chauage solaire des piscines en plein air est une application très intéressante de
l'utilisation de l'énergie solaire car :
• la période d'utilisation de début Mai à n Septembre est favorable puisqu'elle se situe
pendant l'équinoxe d'été où l'ensoleillement est important et la fraction d'insolation
élevée ;
• la température de chauage de l'eau du bassin est able (24-26 °C) et favorise le rendement
des systèmes solaires ;
• la piscine est elle-même un capteur et récupère directement le rayonnement solaire ;
• le volume d'eau des bassins présente un intérêt important pour le stockage thermique
de chaleur récupérée journellement ;
En revanche, la courte durée d'utilisation (3-4 mois maximum) ne permet pas de récupérer
toute l'énergie disponible annuellement sur les capteurs et il est nécessaire de réaliser des
installations très simples et peu coûteuses pour obtenir un amortissement rapide.
Il faut noter que la mise en place d'une couverture isothermique ottante pour la période
de non-utilisation évite les pertes par évaporation la nuit et réduit les pertes par convection
et rayonnement sur le plan d'eau. Cet équipement est indispensable.
De même, la protection du plan d'eau contre les vents est très ecace car elle permet
de réduire de 20 à 30% l'évaporation et la convection sur le bassin, fonctions essentielles du
vent.
Solariser une piscine n'est donc pas seulement mettre en ÷uvre des capteurs solaires
performants mais réduire également les besoins de chauage en la couvrant en période d'inoccupation,
la protégeant du vent et en réduisant les pertes de distribution et de production
de chaleur de l'équipement existant.
1 Bilan thermique d'un plan d'eau extérieur
1.1 Bilan général
Le bilan thermique d'un plan d'eau est fonction de la température T eau de l'eau du
bassin (en général 24°C), des caractéristiques de l'air extérieur (vitesse, température T air ,
% d'humidité), soit en d'autres termes de la perte par convection φ conv sur le plan d'eau et
de celle due à l'évaporation φévap , du rayonnement solaire incident absorbé par la surface
du plan d'eau φ sol , du rayonnement thermique émis vers la voûte céleste φ ray , des pertes
thermiques au niveau des parois φ parois permettant le renouvellement régleméntaire d'eau
ainsi que celles liées au renouvellement lui-même φ renouv , des apports par métabolisme et des
pertes dus aux baigneurs φ baign .
Le besoin journalier de chauage φ ch peut ainsi être calculé par le bilan suivant :
N.B. : unités en kWh/j
φ ch = φ ray + φ conv + φévap + φ parois + φ renouv + φ baign − φ sol (1)
1.2 Pertes par évaporation
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