Capteur solaire sous vide : principe de fonctionnement + comment l'assembler soi-même

Comment assembler un collecteur d'air

Si vous décidez d'assembler le système solaire de vos propres mains, prenez d'abord soin de tous les outils nécessaires.

Ce qui sera requis dans le travail

1. Tournevis.

2. Clés à molette, à tube et à douille.

Jeu de clés à douille

3. Soudage de tuyaux en plastique.

Soudage de tuyaux en plastique

4. Perforateur.

Perforateur

Technologie d'assemblage

Pour le montage, il est souhaitable d'acquérir au moins un assistant. Le processus lui-même peut être divisé en plusieurs étapes.

Première étape. Commencez par assembler le cadre, de préférence immédiatement à l'endroit où il sera installé. La meilleure option est le toit, où vous pouvez transférer séparément tous les détails de la structure.La procédure même de montage du cadre dépend du modèle spécifique et est prescrite dans les instructions.

Seconde phase. Fixez solidement le cadre au toit. Si le toit est en ardoise, utilisez une poutre de revêtement et des vis épaisses, s'il s'agit de béton, utilisez des ancrages ordinaires.

En règle générale, les cadres sont conçus pour être montés sur des surfaces planes (pente maximale de 20 degrés). Scellez les points de fixation du cadre à la surface du toit, sinon ils fuiront.

Troisième étape. Peut-être le plus difficile, car vous devez soulever un réservoir de stockage lourd et volumineux sur le toit. S'il n'est pas possible d'utiliser un équipement spécial, enveloppez le réservoir dans un tissu épais (pour éviter d'éventuels dommages) et soulevez-le sur un câble. Fixez ensuite le réservoir au cadre avec des vis.

Quatrième étape. Ensuite, vous devez monter les nœuds auxiliaires. Cela peut inclure :

• élément chauffant;
• capteur de température;
• conduit d'air automatisé.

Installez chacune des pièces sur un joint d'adoucissement spécial (ceux-ci sont également inclus).

Cinquième étape. Apportez la plomberie. Pour ce faire, vous pouvez utiliser des tuyaux en n'importe quel matériau, à condition qu'ils puissent supporter une température de 95 ° C. De plus, les tuyaux doivent être résistants aux basses températures. De ce point de vue, le polypropylène est le plus adapté.

Sixième étape. Après avoir raccordé l'alimentation en eau, remplissez le réservoir de stockage avec de l'eau et vérifiez s'il y a des fuites. Voyez si le pipeline fuit - laissez le réservoir rempli pendant plusieurs heures, puis inspectez soigneusement tout et, si nécessaire, résolvez le problème.

Septième étape. Après vous être assuré que l'étanchéité de toutes les connexions est normale, procédez à l'installation des éléments chauffants.Pour ce faire, enveloppez un tube de cuivre avec une feuille d'aluminium et placez-le dans un tube à vide en verre. Placer une coupelle de retenue et une botte en caoutchouc sur le fond du flacon en verre. Insérez la pointe en cuivre à l'autre extrémité du tube jusqu'au condenseur en laiton.

Il ne reste plus qu'à encliqueter la coupelle de verrouillage sur le support. Installez le reste des tubes de la même manière.

Huitième étape. Installez un bloc de montage sur la structure et alimentez-le en 220 volts. Connectez ensuite trois nœuds auxiliaires à ce bloc (vous les avez installés dans la quatrième étape du travail). Malgré le fait que le bloc de montage soit étanche, essayez de le recouvrir d'une visière ou d'une autre protection contre les précipitations atmosphériques. Connectez ensuite le contrôleur à l'unité - cela vous permettra de surveiller et de réguler le fonctionnement du système. Installez le contrôleur dans n'importe quel endroit pratique.

Ceci termine l'installation du collecteur de vide. Entrez tous les paramètres nécessaires dans le contrôleur et démarrez le système.

Critères de sélection du collecteur

Si les plans incluent l'achat d'un collecteur à vide pour le chauffage, vous devez faire attention à un certain nombre de nuances qui vous aideront à choisir le modèle :

1. Un système solaire tubulaire convient à un toit plat. Avec une grande dérive, il tiendra fermement et de manière stable.

2. En étudiant les caractéristiques techniques, vous devez prendre en compte le nombre de tubes, leur type, leurs dimensions, la zone d'équipement.

3

Il est également important de connaître le volume de liquide, les dimensions de l'appareil, la surface de l'absorbeur, la qualité du verre des flacons et l'épaisseur de l'isolant.

4. Pour calculer les performances réelles, il est nécessaire de connaître la zone de chauffage, la quantité de perte de chaleur, les caractéristiques climatiques, la consommation d'eau chaude par jour.

5.Lors de l'achat d'un collecteur, il faut également tenir compte des surcoûts d'installation des composants : un réservoir, une batterie et un échangeur.

Malgré le coût assez élevé, les installations solaires ont suscité un grand intérêt, comme en témoignent les retours d'expérience des propriétaires qui utilisaient de tels systèmes de chauffage :

"Afin d'économiser de l'argent, j'ai dû faire attention aux capteurs solaires à utiliser dans une pension privée. Pendant la saison, la consommation d'eau chaude est assez importante, il a fallu choisir un mode alternatif d'alimentation en eau chaude et chauffage

Le fabricant chinois Shentai propose d'acheter du matériel à un prix abordable, j'ai donc opté pour leurs produits, d'autant plus que les avis sont majoritairement positifs. Selon les calculs, on m'a recommandé la puissance nécessaire, ils ont livré et installé tout l'équipement rapidement. Comparé au coût d'une chaudière dans chaque pièce, les économies étaient énormes. Il n'y avait pas de lacunes ou de problèmes dans le travail.

Evgueni Gonchar, Krasnodar.

« Maintenant, tout le monde essaie de passer à une source de chauffage plus rentable. En faisant confiance aux critiques, nous avons également commandé un collecteur Paradigma pour notre chalet. Au début, ils l'ont utilisé comme option de secours, un an plus tard, ils ont été convaincus de l'efficacité et sont complètement passés à l'équipement de la maison avec un système solaire. Nous craignions que les tubes ne soient endommagés par le mauvais temps ou le vent, mais ils sont durables et ne craignent même pas un ouragan. Grâce au système d'accumulation, vous ne pouvez pas vous soucier de la fin du travail. Nous n'avons trouvé aucun défaut, nous sommes satisfaits de notre choix, même si le prix est plutôt élevé.

«Nous avons installé un collecteur de la marque SCH-18 du groupe Andi, car les critiques sur l'entreprise sont bonnes.Je ne connais pas très bien les caractéristiques techniques, mon mari a choisi l'appareil. Mais j'aime que cela n'ait fonctionné qu'une saison et que les économies se fassent déjà sentir. Certes, cette année, il y avait beaucoup de soleil, donc l'accumulation d'énergie n'a pratiquement pas été interrompue. Le seul inconvénient est qu'il n'y a pas toujours assez de puissance, le chauffage fonctionne bien et il faut être plus sobre avec la consommation d'eau chaude, car la famille est nombreuse. Voyons comment le collectionneur se montrera à l'avenir."

« Je travaille dans une crèche privée. Le propriétaire a installé un système solaire Micoe sur le toit il y a deux ans. La consommation d'eau chaude est constamment requise et les pièces doivent avoir la température optimale, et ce sont des coûts décents. Avec le nouvel équipement, il s'avère entretenir entièrement le chauffage, fournir de l'eau chaude sans interruption et également chauffer la piscine. Même la nuit, tous les systèmes fonctionnent parfaitement. Comme je n'ai pas vu de défauts, je pense acheter le même appareil pour ma maison, d'autant plus que le prix est raisonnable. Il suffit de lire les avis pour choisir le bon modèle.

Toutes les entreprises ont leur propre gamme de prix pour les capteurs solaires sous vide.

Lors de l'établissement du budget d'un système de chauffage solaire, il est important de faire des calculs préliminaires et de décider de l'option appropriée. Le coût approximatif est indiqué dans le tableau :

Entreprise, fabricant, modèle

Le chauffage domestique avec un capteur solaire gagne de plus en plus en popularité en raison de sa polyvalence et de son efficacité. Les constructeurs développent de nouvelles technologies pour améliorer les performances, la fiabilité et la sécurité d'utilisation. Les propriétaires qui ont installé des systèmes chez eux ont déjà apprécié leur qualité, leurs économies et leurs hautes performances.

Rehau se spécialise depuis de nombreuses années dans la production de chauffage par le sol.

Le rinçage et le test de pression du système de chauffage est une procédure visant à vérifier.

De plus en plus de personnes réfléchissent à une telle organisation pour chauffer leur logement.

Chaudières à chauffage indirect

Aperçu des chauffe-eau Thermex

Plancher chauffant à l'eau à faire soi-même

Pompe de circulation pour systèmes de chauffage

Tour d'horizon de la marque d'isolant thermique Techno-Nicole

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PG "Obogrevguru" Moscou, Volgogradsky prospect 47, bureau 511b (499) 611-34-45

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Collecteur en polycarbonate

Fabriqué à partir de panneaux en nid d'abeille avec de bonnes propriétés d'isolation thermique. Epaisseur des tôles de 4 à 30 mm. Le choix de l'épaisseur du polycarbonate dépend du transfert de chaleur requis. Plus la feuille et les cellules qu'elle contient sont épaisses, plus l'unité pourra chauffer d'eau.

Pour fabriquer soi-même un système solaire, notamment un chauffe-eau solaire fait maison en polycarbonate, il vous faudra les matériaux suivants :

• deux tiges filetées ;
• coins en propylène, les raccords doivent avoir un raccord fileté extérieur ;
• Tuyaux en plastique PVC : 2 pièces, longueur 1,5 m, diamètre 32 ;
• 2 prises.

Les tuyaux sont posés dans le corps en parallèle. Raccordez à l'eau chaude sanitaire via des vannes d'arrêt. Une fine incision est faite le long du tuyau dans laquelle une feuille de polycarbonate peut être insérée. Grâce au principe du thermosiphon, l'eau entrera indépendamment dans les rainures (cellules) de la feuille, se réchauffera et ira dans le réservoir de stockage situé au sommet de l'ensemble du système de chauffage. Du silicone résistant à la chaleur est utilisé pour sceller et fixer les feuilles insérées dans le tuyau.

Pour augmenter l'efficacité thermique d'un collecteur en polycarbonate cellulaire, la feuille est recouverte de n'importe quelle peinture sélective. Le chauffage de l'eau après l'application d'un revêtement sélectif est accéléré d'environ deux fois.

Types de tubes à vide

Il existe cinq types de tubes à vide pour capteurs solaires. Ils diffèrent par leur structure interne et leur conception. De plus, chacun d'eux peut être complété par un absorbeur en métal (généralement en aluminium), qui est placé à l'intérieur d'un flacon en verre en forme de tube.

Important!
La plupart des fabricants remplissent l'espace inférieur entre les parois de verre avec du baryum - il absorbe les impuretés du gaz et améliore les propriétés d'isolation thermique. Son absence peut réduire l'efficacité du collecteur jusqu'à 15%.

Tubes à vide thermosiphon (ouverts)

Ce type de tubes de capteurs solaires est utilisé dans les capteurs avec un réservoir de stockage externe. ils sont remplis d'eau et forment un volume avec le réservoir. L'eau chauffée du ballon monte dans le réservoir et l'eau refroidie tombe.

Les collecteurs à vide thermosiphon sont utilisés dans les applications suivantes :

1. Pour le raccordement au système d'alimentation en eau chaude ;
2. Dans les régions à fort ensoleillement pendant la saison froide ;
3. Pour une utilisation saisonnière (printemps, été, automne).

Tube coaxial (caloduc)

C'est le type de tube à vide le plus courant. Dans celui-ci, à l'intérieur d'un flacon en verre, se trouve un tube de cuivre rempli d'un liquide à bas point d'ébullition ou d'eau sous basse pression.

Lorsqu'il est chauffé, le liquide ou l'eau commence à bouillir, la vapeur monte, se réchauffant simultanément des parois en cuivre.Dans la partie supérieure, il pénètre dans l'échangeur de chaleur - une extension à la fin, dans laquelle il dégage de la chaleur à travers les parois vers l'eau qui circule autour de lui.

Après refroidissement, la vapeur se condense sur les parois de l'échangeur de chaleur et s'écoule vers le bas. Le cycle se répète à nouveau.

Structure interne schématique d'un tube coaxial et d'un échangeur de chaleur.

Tubes coaxiaux jumeaux

Le principe de fonctionnement d'un tel récepteur de chaleur est le même que celui du précédent, à une exception près - deux tubes de cuivre avec du liquide sont connectés à un échangeur de chaleur. Le système double permet une évacuation plus efficace de la chaleur, et la grande capacité et la surface des parois de l'échangeur de chaleur chauffent rapidement l'eau.

Des collecteurs de vide avec un système double coaxial sont installés là où cela est nécessaire :

1. Prévoir un petit chauffage de grands volumes d'eau ;
2. Il y a un besoin d'énergie thermique pendant une journée ensoleillée;
3. Niveau d'ensoleillement moyen élevé ;
4. Il y a un pompage rapide de l'eau à travers le système.

Tubes à vide en plumes

Leur conception comporte un échangeur de chaleur supplémentaire, qui permet une évacuation plus efficace de la chaleur de l'intérieur de l'ampoule en verre. Il est généralement réalisé sous la forme de deux plaques longitudinales situées sur les côtés d'un dissipateur thermique en cuivre.

Sinon, le principe de fonctionnement est exactement le même que celui d'un tube coaxial.

Tubes à vide en forme de U (type U)

Ce système est fondamentalement différent des précédents. Il utilise deux lignes - pour l'eau froide et chauffée.

Un échangeur de chaleur sous la forme d'une lettre anglaise U est installé dans un flacon en verre à travers lequel passe l'eau.De la ligne avec de l'eau froide, il y pénètre, se réchauffe et retourne dans le tuyau avec de l'eau chauffée.

Le collecteur à tube en U est le plus efficace, mais l'installation est plus difficile. Les conduites d'écoulement lors de l'assemblage sont fixées par soudage avec des tubes de cuivre à l'intérieur de l'ampoule en verre. Il s'avère un seul système intégral avec une grande efficacité énergétique, mais une faible maintenabilité.

Installation du ballon sur un tube en cuivre en forme de U.

Quels types de capteurs solaires existent

De tels systèmes sont de deux types : à plat et à vide. Mais, en substance, leur principe de fonctionnement est similaire. Ils utilisent la chaleur du soleil pour chauffer l'eau. Ils ne diffèrent que par l'appareil. Examinons plus en détail les principes de fonctionnement de ces types de systèmes solaires.

appartement

C'est le type de collecteur le plus simple et le moins cher. Il fonctionne comme suit : des tubes en cuivre sont situés dans le boîtier métallique, qui est traité à l'intérieur avec un absorbeur de plumes très efficace pour absorber la chaleur. Un liquide de refroidissement (eau ou antigel) y circule, qui absorbe la chaleur. De plus, ce liquide de refroidissement passe à travers un échangeur de chaleur dans le réservoir de stockage, où je transfère la chaleur directement à l'eau que nous pouvons utiliser, par exemple, pour chauffer une maison.

La partie supérieure du système est recouverte de verre à haute résistance. Tous les autres côtés du boîtier sont isolés avec une isolation pour réduire les pertes de chaleur.

En raison de leur facilité de fabrication, de tels systèmes sont souvent fabriqués même de leurs propres mains. Vous pouvez acheter les matériaux nécessaires dans les magasins de construction.

vide

Ces systèmes fonctionnent un peu différemment, cela est dû à leur conception. Le panneau est constitué de tubes doubles. Le tube externe joue un rôle protecteur. Ils sont fabriqués en verre à haute résistance. Le tube intérieur a un diamètre plus petit et est recouvert d'un absorbeur qui accumule la chaleur solaire.

De plus, cette chaleur est transférée à la chaleur par des décapants ou des tiges en cuivre (ils existent en plusieurs types et ont une efficacité différente, nous les examinerons un peu plus tard). Les dissipateurs de chaleur transfèrent la chaleur à l'aide d'un caloporteur vers un réservoir d'accumulation.

Il y a un vide entre les tubes, ce qui réduit la perte de chaleur à zéro et augmente l'efficacité du système.

Types d'éléments thermo-amovibles (absorbeurs), sur 5

• Absorbeur à plumes avec canal thermique à flux direct.
• Absorbeur de plumes avec caloduc.
• Collecteur de vide à flux direct en forme de U avec bulbe coaxial et réflecteur.
• Système avec un ballon coaxial et un caloduc "heat pipe".
• Le cinquième système est celui des collecteurs plats.

Examinons l'efficacité de différents absorbeurs et comparons-les également avec des capteurs plans. Les calculs sont donnés pour 1 m2 de panneau.

Cette formule utilise les valeurs suivantes :

• η est l'efficacité du collecteur, que nous calculons ;
• η₀ - efficacité optique ;
• k₁ - coefficient de perte de chaleur W/(m²·K) ;
• k₂ - coefficient de perte de chaleur W/(m² K²);
• ∆T est la différence de température entre le capteur et l'air K ;
• E est l'intensité totale du rayonnement solaire.

En utilisant cette formule, en utilisant les données ci-dessus, vous pouvez faire les calculs vous-même.

En termes simples, l'efficacité dépend de la quantité de chaleur absorbée par les dissipateurs thermiques en cuivre et de la quantité de chaleur perdue dans le système.

Systèmes avec chauffe-eau instantanés ou thermosiphon

Selon leur structure, ils peuvent être à la fois plats et sous vide. Les mêmes principes de fonctionnement sont utilisés. Cependant, ils ont une différence significative dans le dispositif technique.

Ce système peut fonctionner sans réservoir de stockage de secours supplémentaire ni groupe de pompes.

Le principe de fonctionnement est le suivant. Le liquide de refroidissement chauffé est accumulé dans le réservoir de base, situé dans la partie supérieure du système, généralement de 300 litres. Un serpentin le traverse, à travers lequel l'eau circule à partir de la pression de la plomberie de la maison elle-même. Il se réchauffe et va au consommateur.

Créer un capteur solaire de type sous vide de vos propres mains

Créer un tel design à la maison est un processus assez compliqué et nécessite un haut degré de préparation. La principale difficulté dans la construction d'une telle unité réside dans la création d'une unité externe.

Passer l'aspirateur sur le ballon et le dissipateur thermique est impossible sans un équipement sophistiqué, il est donc plus facile de les acheter en usine

Une évacuation de haute qualité du ballon, qui contient également un dissipateur de chaleur à l'intérieur, nécessite non seulement des compétences, mais également un équipement sophistiqué.Il est impossible de réaliser une telle opération dans des conditions artisanales, par conséquent, les instructions suivantes décriront une méthode utilisant des flacons fabriqués en usine. Mais même ici, il y a des difficultés. Les travaux sur leur installation nécessitent le plus haut degré de précision.

La technologie d'assemblage elle-même peut être divisée en plusieurs étapes:

• Tout d'abord, vous devez construire un cadre sur lequel seront fixés des éléments structurels externes. Il est préférable d'assembler directement sur le lieu de l'installation prévue de la structure. En règle générale, ils sont placés sur le toit.
• Après avoir assemblé le cadre, il doit être solidement fixé. Les caractéristiques de la méthode de fixation utilisée dépendront des caractéristiques de la structure du toit elle-même. Une étape importante, commune à tous les types de toitures, est le scellement des trous pratiqués pour fixer la charpente.
• À l'étape suivante, il est nécessaire d'installer un réservoir de stockage, qui effectuera la tâche d'accumuler de la chaleur. A cet effet, un réservoir volumétrique est nécessaire et son installation nécessitera l'utilisation d'équipements spéciaux, ou l'implication de main-d'œuvre supplémentaire. Toujours à ce stade, une station de pompage est installée.
• Ensuite, il est nécessaire de procéder à l'installation d'unités et d'ensembles auxiliaires, tels qu'un élément chauffant, un capteur de contrôle de température et un conduit d'air.
• Il est maintenant nécessaire de poser les tuyaux à travers lesquels le liquide de refroidissement circulera. Les tuyaux doivent être fabriqués dans un matériau résistant aux hautes comme aux basses températures. La meilleure option serait d'utiliser des canaux en polypropylène.
• Après l'installation de la canalisation, il est nécessaire de vérifier son étanchéité en combinaison avec le réservoir de stockage.Si des fuites sont détectées, elles doivent être éliminées et revérifiées avant de poursuivre les travaux.
• Ensuite, les tubes du dissipateur thermique sont installés. Étant donné que des produits d'usine sont utilisés, il est nécessaire de lire attentivement les instructions d'installation qui y sont jointes. À ce stade, vous devez essayer de calculer toutes les nuances possibles, car une erreur entraînera des coûts économiques importants. Ces articles sont assez chers.
• L'étape suivante consiste à installer le bloc de montage et à le connecter au secteur. Ensuite, les unités auxiliaires et les assemblages installés précédemment y sont connectés. Ensuite, un contrôleur de bloc est connecté au bloc de montage, ce qui est nécessaire pour surveiller l'état de l'ensemble du système.
• La dernière étape de l'installation d'un capteur solaire de type vide sera la mise en service. Avec leur aide, tous les défauts commis lors de l'installation sont identifiés et éliminés.

Terminer l'installation du collecteur ne signifie pas que vous devez l'oublier une fois pour toutes. Pour une durée de vie longue et efficace de l'appareil, il est nécessaire de le contrôler et de l'entretenir régulièrement.

Est-ce rentable

Pour déterminer s'il est rentable d'utiliser des capteurs solaires, chacun détermine lui-même individuellement, en fonction de la région de résidence, le besoin en énergie thermique et en fonction des capacités financières.
La région de résidence est un critère important pour déterminer l'efficacité de l'utilisation d'appareils qui convertissent l'énergie solaire en d'autres types d'énergie. L'activité solaire (durée d'ensoleillement) est différente selon les régions de notre pays, comme on peut le voir dans le diagramme ci-dessous.
De ce schéma, on peut voir que les régions les plus favorables à l'utilisation de l'énergie solaire, avec une durée d'activité solaire de plus de 2000,0 heures par an, sont situées dans les régions du sud du pays. Dans ces régions, il n'y a pas non plus d'hivers froids et longs, ce qui détermine la possibilité d'une utilisation réussie des capteurs solaires dans les systèmes de chauffage et d'approvisionnement en eau chaude, dans ces régions de Russie.

S'il est nécessaire de créer un système absolument autonome, à partir de fournisseurs externes et traditionnels d'énergie thermique, il convient de rappeler qu'en n'installant qu'un collecteur, il ne sera pas possible de créer un tel système, car il faut de l'énergie électrique pour créer le la circulation du liquide de refroidissement, le fonctionnement du système d'automatisation. Par conséquent, pour une autonomie complète, il est nécessaire de régler la question de l'alimentation indépendante de l'objet connecté. Par conséquent, afin de créer un système absolument indépendant, des coûts financiers supplémentaires seront nécessaires, ce qui augmentera la période de récupération de l'équipement.

Principe de fonctionnement du capteur solaire sous vide

Les capteurs solaires sous vide sont les dispositifs les plus efficaces pour traiter l'énergie solaire. Afin d'atteindre un rendement de 85%, l'appareil n'utilise que 15% de l'énergie solaire reçue. Les collecteurs sous vide sont plus efficaces que les panneaux solaires, car ils peuvent non seulement convertir l'énergie solaire en électricité, mais sont également utilisés pour le chauffage. Cette fonctionnalité permet non seulement d'économiser de l'électricité, mais également de ne pas dépenser en équipement de chauffage.

En raison de leur rendement élevé, les capteurs solaires sont largement utilisés dans des domaines tels que :

• Maisons privées, appartements, chalets.
• Salles de bureau.
• Entreprise agricole.
• Complexes industriels de toute envergure.
• Etablissements de santé.
• Établissements d'enseignement : écoles, universités.
• Etablissements pour enfants.
• Etablissements commerciaux.
• Points de restauration publique.
• Gares, ports et de nombreuses autres institutions de toutes sortes.

Les capteurs solaires peuvent être utilisés efficacement presque partout où l'électricité et l'eau chaude sont nécessaires.

Caractéristiques du fonctionnement des capteurs solaires :

• Pendant la période froide de l'hiver, surtout en janvier et décembre, les capteurs solaires ne peuvent pas produire plus de 30 à 50 % de chaleur. Donc, dans cette période devra recourir à l'aide de sources d'énergie traditionnelles.
• Plus l'isolation thermique du bâtiment est bonne, plus le système de chauffage fonctionne efficacement.
• Un système de chauffage par le sol à base d'eau peut également être chauffé à l'aide de capteurs solaires. Il est recommandé d'utiliser cette fonction pour améliorer l'efficacité du système.
• Le temps nuageux est le principal obstacle pour les capteurs solaires. Avec une nébulosité accrue, vous devrez utiliser plus souvent des sources de chaleur traditionnelles.