Présentation
INTRODUCTION
L’énergie solaire n’échappe pas aux lois des échanges thermiques classiques qui sont la conduction, la convection, et le rayonnement.
Suivant qu’il soit opaque ou transparent, un matériau n’opposera pas à un rayonnement donné les mêmes propriétés d’absorption et d’émission, ces deux caractéristiques restant néanmoins étroitement liées. L’absorption étant un phénomène qui a lieu dans la masse, il sera fonction de l’épaisseur traversée. À l’opposé, un matériau émet un rayonnement en puisant sur son stock interne d’énergie, ce qui entraîne une diminution de sa température.
Ainsi, le comportement d’un matériau opaque est déterminé par son coefficient d’absorption moyen et par son émissivité moyenne aux températures usuelles. Ces paramètres qualifieront sa surface de sélective, bon réflecteur, froide ou proche du corps noir. Par contre, un matériau transparent est caractérisé par son coefficient de transmission, fonction bien sûr de la longueur d’onde mais aussi de l’incidence du rayonnement.
La conduction est un mode de transfert de proche en proche dans un solide ou un liquide non en mouvement. Ce phénomène est gouverné par la distribution des températures au sein du solide, par le flux de chaleur et la valeur de la conductivité thermique du matériau concerné. En réalité, les conditions aux limites imposent d’autres règles qui ne simplifient pas l’approche.
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- Version courante de déc. 2023 par Natacha BELLOIR
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L'énergie solaire pour le chauffage - IntroductionArticle inclus dans l'offre
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I - Notions de base
Il est clair que, mis à part l’évaluation du gisement solaire, il n’existe pas de thermique exclusivement solaire ; toute interaction avec le rayonnement solaire fait partie des transferts thermiques analysés de façon classique à travers trois modes d’échanges de la chaleur : conduction, convection et rayonnement. Avant d’entrer plus avant dans les transferts de chaleur, rappelons ce que sont la température et la chaleur.Définition de la température
Toute la matière au niveau microscopique des atomes et des molécules est en perpétuel mouvement ; cette agitation permanente et désordonnée est d’autant plus importante que le corps est plus chaud. La température traduit de façon macroscopique et statistique le niveau d’agitation des molécules et donc la réserve d’énergie interne du corps. Celle-ci est considérable. Pour situer un ordre de grandeur, les molécules d’oxygène et d’azote qui constituent l’air qui nous entoure se déplacent en moyenne à 700 m/s, mais heureusement dans toutes les directions.Définition de la chaleur
Elle ne se manifeste que sous forme de transfert. Quand deux corps à des températures différentes sont mis en contact, les molécules les plus agitées perdent une part de leur énergie au profit des molécules les moins agitées grâce à des chocs successifs ; l’agitation du corps le plus chaud diminue et sa température qui est la traduction de son niveau d’agitation s’abaisse ; le transfert de chaleur est du transfert d’énergie cinétique désordonnée. L’énergie nécessaire pour élever de 1 °C la température d’un corps, c’est-à-dire la capacité calorifique, traduit l’énergie interne ainsi mise en réserve pour un degré d’élévation de température.II - Rayonnements
A - Types de rayonnements
Pour le propos des technologies solaires, le rayonnement auquel nous allons nous intéresser est une toute petite partie du vaste ensemble des rayonnements électromagnétiques dont les longueurs d’onde vont du kilomètre...
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