Etude d'un chauffe-eau solaire hybride

Abstract

تهدف هذه المذكرة إلى دراسة وتحليل أداء سخان ماء شمسي هجين يجمع بين المجمع الحراري واللاقط الكهروضوئي، في مناخ صحراوي يتميز بارتفاع الإشعاع الشمسي ودرجة حرارة المحيط. تم اعتماد نمذجة و محاكاة عددية لتمثيل أداء النظام في هذه الظروف، وتقييم فعاليته في توفير الماء الساخن. ركزت الدراسة على تأثير بعض المعايير التصميمية، حيث تم اقتراح تحسينين أساسيين: زيادة معدل التدفق وتكبير قطر الأنابيب. وقد أظهرت النتائج أن زيادة التدفق لاتساهم فقط في تحسين نقل الحرارة وتقليل الخسائر الحرارية، بل تلعب دو ًرا مهًما في تبريد سطح المجمع الكهروضوئي، مما يساعد على الحفاظ على كفاءته الكهربائية التي تنخفض عادة مع ارتفاع درجة الحرارة. تُبرز هذه النتائج أهمية التعديلات البسيطة في تحسين أداء الأنظمة الشمسية الهجينة وجعلها أكثر ملائمة لظروف المناطق الصحراوية.

Ce mémoire porte sur l’étude et l’analyse des performances d’un chauffe-eau solaire hybride combinant un capteur thermique et lecapteurphotovoltaïque, dans un climat désertique caractérisé par une forte irradiation solaire et une température ambiante élevée. Une modélisation et une simulation numérique ont été réalisées pour évaluer la performance du système dans ces conditions. L’étude s’est concentrée sur deux améliorations principales : l’augmentation du débit et l’élargissement du diamètre des tuyaux. Les résultats ont montré que l’augmentation du débit permet non seulement d’améliorer le transfert thermique et de réduire les pertes, mais aussi de refroidir la surface des panneaux photovoltaïques, contribuant ainsi à maintenir leur rendement électrique, qui tend à diminuer avec la température. Ces résultats soulignent l’importance de simples ajustements techniques pour améliorer l’efficacité des systèmes solaires hybrides dans les environnements désertiques

This thesis focuses on the study and analysis of a hybrid solar water heater that combines a thermal collector and photovoltaic collector, operating under desert climate conditions characterized by high solar radiation and ambient temperature. Numerical modeling and simulation were used to evaluate the system's performance in such an environment. The study proposed two main improvements: increasing the flow rate and enlarging the pipe diameter. Results showed that increasing the flow rate not only enhances heat transfer and reduces thermal losses, but also plays a key role in cooling the surface of the photovoltaic panels, thereby maintaining their electrical efficiency, which usually drops as temperature rises These findings highlight how simple technical adjustments can significantly improve the performance of hybrid solar systems in desert regions.