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Nous souhaitons réaliser une douche de camping pour une personne avec des panneaux solaires en thermosiphon. Nous allons faire tous les calculs pour comprendre comment dimensionner notre installation. Quels sont mes besoins en eau chaude sanitaire ? Quelle puissance faut-il pour chauffer de l’eau ? De quelle taille de panneaux thermiques ai-je besoin ? Comment les choisir ? Si vous avez d’autres calculs ou une meilleure expérience, faites en part en commentaires ! Cet article sera complété au fur et à mesure de nos tests !

 

Quels besoins en eau chaude par jour ?

 

Un français consomme environ 30 litres par jour. Il est préférable de prendre une petite marge, au cas où vous avez un invité ou un repas (avec une grosse vaisselle), 40 l par jour par personne en moyenne. Pour un couple ou une famille, on compte en moyenne entre 75 et 90 L pour 2 personnes, entre 120 et 170 L pour 3 à 4 personnes et entre 150 et 190 L pour 5 à 6 personnes par habitation.

Dans nos calculs, nous essaierons donc de représenter ces différents cas de figure, avec en moyenne :

  • 1 personne : 40 litres par jour,
  • 2 personnes : 80 litres par jour,
  • 3 à 4 personnes : 160 litres par jour.

 

Quelle puissance de chauffage faut-il pour chauffer l’eau chaude sanitaire quotidienne ?

 

Il faut 1,16 Wh pour chauffer 1 litre de 1° C, par exemple, pour chauffer 160 litres d’eau de 10 à 50° C soit un écart de 40° C, il faudra 1,16 × 160 × 40 = 9.28 kWh.

Pour réaliser une petite douche de camping, pour chauffer 40 litres de 10 à 40° C, il faut 1392 Wh.

Voici un tableau avec les différentes configurations familiales possibles :

nombre de personnes nombre de litres à chauffer température de départ température souhaitée nombre de degrés à gagner Wh nécessaires
1 0 1 1 1,16
1 personne 40 10 60 50 2320
2 personnes 80 10 60 50 4640
4 personnes 160 10 60 50 9280
camping 40 10 40 30 1392

 

Combien produisent des panneaux solaires thermiques ?

 

La quantité d’énergie produite par des panneaux solaires thermiques dépend de plusieurs facteurs, tels que l’efficacité du panneau, l’intensité de l’irradiation solaire, la surface du panneau, l’orientation et l’inclinaison du panneau, et la température ambiante.

En moyenne, un chauffe-piscine solaire ou un panneau solaire de 1 mètre carré peut produire environ 500 à 700 Wh (jusqu’à 1kWh) d’énergie thermique par jour, avec une efficacité typique de 50 à 70 %.

Si vous avez des informations plus précises sur la taille de votre système de chauffage solaire de piscine, l’efficacité des panneaux solaires et les conditions environnementales de votre région, vous pourriez être en mesure de calculer plus précisément la production d’énergie thermique de votre système de chauffage solaire de piscine.

L’intensité de rayonnement solaire est calculée en watt par mètre cube (W/m2) et peut varier considérablement : lorsque le ciel est très couvert, elle s’élève à environ 50 W/m², lorsqu’il est clair, elle peut atteindre jusqu’à 1 000 W/m².

 

Chauffe-eau Dôme solaire Capteurs solaires non vitrés Capteurs solaires à plans vitrés
Chauffe-eau puissant Chauffe-eau classique Dôme solaire Tapis chauffant 1,5 m²* Chauffe piscine 2 m²* Panneau DIY 1 m²* Panneau DIY 2 m²*
Nombre de personnes nombre de litres à chauffer Wh nécessaires 4000 W 2000 W 750 W 300 W 600 W 500 W 1000 W
camping 40 1392 0,3 h 0,7 h 1,9 h 4,6 h 2,3 h 2,8 h 1,4 h
1 personne 60 3480 0,9 h 1,7 h 4,6 h 11,6 h 5,8 h 7,0 h 3,5 h
2 personnes 80 4640 1,2 h 2,3 h 6,2 h 15,5 h 7,7 h 9,3 h 4,6 h
4 personnes 160 9280 2,3 h 4,6 h 12,4 h 30,9 h 15,5 h 18,6 h 9,3 h

* en l’absence de données constructeurs fiables, il est difficile d’évaluer les rendements avec précision.

Au-delà de 4h de temps de chauffe, en fonction du taux d’ensoleillement quotidien, il sera difficile de chauffer l’eau nécessaire.

 

Quels capteurs solaires choisir ?

 

Dans le tableau ci-dessus, nous avons évalué différents systèmes de chauffe-eau solaire thermique. Nous ne garantissons pas les performances, qui ne sont données qu’à titre d’exemple. Nous vous invitons à les mesurer vous même.

 

Les chauffe-piscine solaires

Initialement prévus pour chauffer plusieurs m3 de quelques degrés (15 maximum), il est difficile de transposer et de savoir s’ils seront efficaces pour chauffer 40 litres à 40° C. Le seul point de comparaison est la classique douche solaire, de 20 litres et d’une faible surface, qui donne de l’eau chaude en été en plein soleil.

 

Le tapis chauffage solaire

 

Dimensions : 120 m x 120 m x 1,3 cm
  • Permet de gagner quelques degrés grâce aux rayons du soleil pour les piscines hors sol jusqu’à 30 m³ d’eau
  • Possibilité de montage en série : jusqu’à 6 tapis
  • Facile à vider et à ranger
  • Écologique et naturelle

Permet de gagner 3 à 5° dans une piscine en fonction de la température extérieure. Possibilité de monter en série : jusqu’à 6. De 0,9 à 3,8 m³ : 1 tapis requis De 5 à 7 m³ : 2 tapis requis De 8 à 11 m³ : 3 tapis requis De 12 à 15 m³ : 4 tapis requis De 16 à 20 m³ : 5 tapis requis De 20 à 25 m³ : 6 tapis requis.

D’origine, ces tapis sont conçus pour être connectés à une pompe qui fait circuler le liquide. En thermosiphon, il suffira de placer le tapis en dessous du ballon d’eau chaude.

Voir le tapis solaire

 

Chauffage Solaire pour Piscine 76 × 300 cm – Réchauffeur Solaire écologique

 

 

Dôme solaire pour piscine

 

Voir le dôme

 

Comment calculer précisément la surface de panneaux solaires thermiques pour chauffer 40 litres d’eau de 10 à 60° C ?

 

Pour calculer la surface de panneaux solaires thermiques nécessaires pour chauffer 40 litres d’eau de 10 à 60°C, vous pouvez utiliser la formule suivante :

A = Q / (F * (Ti – Ta) * 0.85)

où :

  • A est la surface de panneaux solaires thermiques nécessaire en mètres carrés
  • Q est la quantité d’énergie nécessaire pour chauffer l’eau en kWh
  • F est l’efficacité thermique des panneaux solaires, qui dépend de nombreux facteurs tels que l’orientation, l’inclinaison, le type de panneau, etc. Une valeur typique pour cette efficacité est d’environ 0,7 à 0,8.
  • Ti est la température initiale de l’eau en degrés Celsius, dans ce cas 10°C.
  • Ta est la température ambiante en degrés Celsius, qui peut être prise comme la température moyenne de la région ou ville où se situe le système de panneaux solaires. Pour cet exemple, nous allons supposer que la température ambiante est de 20°C, ce qui est une approximation raisonnable.

Donc, pour calculer la quantité d’énergie nécessaire pour chauffer 40 litres d’eau de 10 à 60°C, nous utilisons la formule suivante :

Q = m * Cp * Delta T

où :

  • m est la masse d’eau en kilogrammes, qui peut être calculée en utilisant la densité de l’eau à une température de 10°C (environ 0,998 kg/L). Donc, la masse d’eau est de 40 litres * 0,998 kg/L = 39,92 kg.
  • Cp est la capacité thermique de l’eau en Joules par kilogramme et par degré Celsius, qui est d’environ 4,18 kJ/kg°C.
  • Delta T est la différence de température nécessaire pour chauffer l’eau, qui est de 60°C – 10°C = 50°C.

En utilisant ces valeurs, nous avons :

Q = 39,92 kg * 4,18 kJ/kg°C * 50°C = 8 350 kJ = 2,32 kWh

Maintenant, en utilisant la formule initiale, nous pouvons calculer la surface de panneaux solaires nécessaires :

A = 2,32 kWh / (0,75 * (60° C – 10° C) * 0,85) = 7,43 mètres carrés

Ainsi, environ 7 mètres carrés de panneaux solaires seraient nécessaires pour chauffer 40 litres d’eau de 10 à 60° C, en supposant une efficacité thermique des panneaux solaires de 75% et une température ambiante de 10° C. Cependant, il est important de noter que ces valeurs peuvent varier en fonction de nombreux facteurs, tels que l’orientation et l’inclinaison des panneaux solaires, la qualité des composants, les pertes thermiques, etc.