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Le dossier ci-dessous nous a été transmis par M. LAMOUREUX, professeur au Lycée Professionnel VERCINGETORIX de la ville de ROMAGNAT. Durant une bonne partie de l'année scolaire, 2 promotions ont étudié, construit, mesuré, analysé et amélioré la solution du chauffage solaire de Fresnel que nous proposons sur notre site. L'étude est très intéressante !


Notice du montage à télécharger ici : http://www.optik-solution.com/product.php?id_product=21

Notice du montage des bornes solaires à télécharger ici : http://www.optik-solution.com/product.php?id_product=24

Lentilles de Fresnel disponibles sur notre site ici : http://www.optik-solution.com/product.php?id_product=30

Interrupteur Bilame 35°C/50°C disponible sur notre site ici : http://www.optik-solution.com/product.php?id_product=25

Gaine aluminium disponible sur notre site ici : http://www.optik-solution.com/product.php?id_product=26

 
Lycée Vercingétorix de Romagnat (63)

Section : Bac Pro ELEEC

Projet : Chauffage solaire de Fresnel

Professeur : M. LAMOUREUX

Promotion 2010/2011


Réalisation du coffrage.


Après avoir appliqué un revêtement isolant sur les parois internes du coffrage, peinture à la bombe aérosol noire. (Vu la neige qu'il y a en arrière plan, le chauffage de Frensnel sera le bienvenu pour réchauffer les ateliers !).


Support destiné à recevoir les bornes solaires de jardin qui vont ensuite alimenter le ventilateur d'extraction de l'air chaud.


Préparation de la couche de 18 lentilles de fresnel qui va être prise en sandwich entre 2 plaques de plexi.


Bornes solaires installées dans un coffrage séparé et tube spiralé dans lequel l'air va être chauffé puis circuler.


Détail sur le montage et la fixation du ventilateur d'extraction.


Préparation de la grille de ventilation


Chauffage solaire de Fresnel avec 18 lentilles oragnisées en 3X6 rangées


Afin d'augmenter la capacité de chauffe du panneau, les lentilles ont été découpées en carré. Cela permettra d'en placer plus pour obtenir plus de points de chauffe.

Lentille de Fresnel


Panneau amélioré avec 27 lentilles de Fresnel ! Organisée en 3x9 rangées

Panneau Solaire chauffage d'air DIY


CONCLUSIONS DES RELEVES SUR LE CHAUFFAGE DE FRESNEL


1) Temps idéal : temps froid et lumineux le rendement est maximum exemple : Température extérieure de 8°C et de 52°C à l'intérieur du chauffage, soit une différence de 44°C.

2) Orientation des lentilles par rapport au soleil :L'orientation des lentilles par rapport à l'angle du soleil est importante puisque le rendement baisse beaucoup exemple : Un matin le soleil était bas et l'écart entre le rendement réel et maximum (orientation idéale et réelle) était de 10%.

3) Temps variable. Un jour de relevé par temps variable le système étant très réactif, il lui faut +-10minutes pour monter ou descendre

4) Efficacité des lentilles. Nous avons effectué des mesures avec et sans lentilles de Fresnel, et nous avons observé que les lentilles permettent de gagner environ 28% de rendement(les tests ont été réalisés avec 18 lentilles)

5) Sécurité et utilisation. Il faut bien vérifier que les lentilles soient bien en face d'un tuyau sinon, l'effet de loupe peut abimer le fond du caisson. Exemple : La gaine électrique qui alimentait notre ventilateur à été détruite par une lentille de Fresnel et aurait pu y mettre le feu.

6) Améliorations effectuées

  • Isolation de tout le caisson par un double caisson en bois, et une épaisseur de 50 mm de laine de verre.
  • Augmentation du nombre de lentilles qui passent de 18 à 27. (en faisant des carrés)
  • Trous de condensas.
  • Trous pour la sonde de température.
  • Cloison thermique entre les tuyaux et les bornes solaires. (la température trop importante abime les batteries.
  • Trous rectangulaire sur le flan extérieur pour l'évacuation de la température des bornes solaires.
  • Doublement des batteries sur chaque bornes pour un démarrage efficace du ventilateur. (Chaque bornes il y à 2 batteries en parallèle et donc un total de 8 batteries)
  • Les plexiglas de grande surface de bricolage ne sont pas assez souples, et cassent. Nous avons utilisé un plexi spécial avec un cintrage plus grand, mais il est beaucoup plus cher environ 60 euros les deux plaques.
  • Pour l'isolation entre le plexi et les profils courbes, nous avons utilisé les joints de porte en mousse.

7) Améliorations encore à faire.

  • Déterminer la distance idéale entre le tuyau et la lentille.
  • Améliorer l'étanchéité.
  • Avoir un profil identique entre les lentilles et les tuyaux, pour un meilleur rendement.
  • Effectuer un asservissement au soleil.

 

ANALYSE DES MESURES

Analyse des mesures

Echelle des Y : (Différence température de sortie - température d'entrée) / Eclairement en Klux

Choix de cette échelle : ce coefficient permet d'obtenir une valeur concrète quelque soit la luminosité ou la température d'entrée présentes lors des mesures.

Echelle des X : Durée en Minute.

  • La solution SANS LENTILLE monte plus rapidement en température (l'opacité des lentilles ralentissant l'effet du soleil) mais stagne pour un delta T°/Lux de 28% : (Ex.: pour 27°C en entrée, 48°C en sortie)
  • La solution 18 LENTILLES monte plus lentement en température mais stagne vers un delta T°/Lux de 36%. (Ex.: pour 24°C en entrée, 59°C en sortie)
  • La solution 27 LENTILLES monte plus rapidement en température et stagne vers un delta T°/Lux de 44% : c'est actuellement la solution la plus optimale. (Ex.: pour 9°C en entrée, 52°C en sortie)

De nombreuses mesures ont été réalisées par les étudiants, dans certains cas, des delta de température entrée / température sortie étaient de +40°C

Le graphique ci-dessus, montrant l'éfficacité du système de Fresnel, a été réalisé en utilisant les relevés réalisés par les étudiants lors des études.


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