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Chauffe eau solaire par thermosiphon
La construction d'un chauffe-eau solaire est une opération très rentable. Économiser l'énergie électrique en utilisant une énergie renouvelable à moindre coût a été mon but. Mon système est efficace depuis 20 ans! Il fonctionne par thermosiphon pour la partie primaire ce qui est un gage de pérennité et surtout d'autonomie par rapport à l'électricité. Parti d'un bricolage modeste, ce site a beaucoup évolué grâce aux interventions des internautes. Continuez à le faire vivre et à affiner les données.Téléchargez les plans et dessins à la section Téléchargements Quelques commentaires:- La tuyauterie du circuit primaire est en cuivre de 16 mm ce qui est largement suffisant pour que le thermosiphon s'amorce dès les premiers rayons de soleil.- La plaque de verre dépasse sur le bas du capteur pour que l'eau de pluie s'évacue aisément.- J'ai placé les capteurs sous l'arrivée d'eau des tuiles, ça me fait un nettoyage des vitres à chaque pluie! Pourtant l'été je suis content de voir qu'une poussière se dépose sur les vitres diminuant ainsi le rendement!- Penser à mettre de l'antigel avant l'hiver!- Le vase d'expansion 20 à 30 litres à air libre permet une forte variation de volume d'eau du circuit primaire et un accès facile. Attention il est soit galvanisé soit en PVC dur.- Ne JAMAIS laisser le circuit sans eau, la température peut alors monter très haut et faire casser la vitre! - On peut prévoir un appoint par une résistance électrique située à environ la moitié du ballon d'eau chaude de façon à ne chauffer que l'eau de la partie supérieure.- Si vous ne pouvez pas installer les capteurs plus bas que le ballon, il faut un circulateur avec une électronique le mettant en marche quand la température de l'eau du capteur est plus élevée que celle du ballon. Là c'est une autre histoire : maintenance importante, dépendance au réseau EDF... Ce n'est pas mon choix!- Un pote plombier m'a expliqué comment installer un remplissage automatique du circuit primaire avec un système "chasse d'eau de WC" qui maintient le niveau d'eau correct dans le vase d'expansion à air libre. C'est assez simple, si quelqu'un le réalise, merci de faire partager le plan de l'installation. voici une réponse apportée par un internaute
Quelques chiffres:- Un ballon d'eau chaude de 300 litres, une surface des capteurs de 2,6 m², en Haute Provence, inclinaison du capteur à 45°, on a de l'eau chaude à 80° 6 mois sur 12; pendant 4 autres mois on arrive à 60°; le reste du temps c'est l'eau chaude du chauffage central qui est utilisée. Malgré tout, les calories récupérées par les capteurs solaires sont injectées dans le circuit eau chaude du ballon de chauffage central grâce à une vanne manuelle type by-pass (voir le dessin à télécharger).- Pour des calculs de bricoleur, mon pifomètre préconise une base de : 1m²=> 1kW/h , il faut 7 heures d'ensoleillement avec 1 m² de capteur pour chauffer 50 litres d'eau.- Avec un peu plus de précision pour les chipoteurs :Watt : L’unité de puissance. 1 Watt (W) c’est 1 Joule en 1 seconde. 1 Joule (J) c’est 1 / 4,18 calorie (cal). 1 kilowatt (kW) = 1000 W = 1000 J/s Calorie : Unité d’énergie. 1 calorie (cal) permet de faire passer 1 gramme d’eau de 20 à 21°.
1 cal = 4,18 J (Joules). 1 kcal (kilocalories) = 1000 cal (calories). Kilowatt.heure : Une unité d’énergie. 1 kilowatt.heure (kWh) = 1 000 Wh. Ce que fait 1 kWh = 1000 W x 3 600 secondes / 4,18 # 861 000 calories. 1 kWh fera passer 50 litres d’eau de 20 à 37°. Il faudra 10 kWh pour faire passer 200 litres d’eau de 17 à 60°. En théorie donc, quatre heures d’ensoleillement maxi (1 kW) sur 2,5 m² de capteurs (4 x 2,5=10 kWh) suffisent à réchauffer 200 litres du ballon échangeur. La terre reçoit 1440 W sur 1 m² mais avec le filtrage dû à l'atmosphère, il ne reste plus qu'un kW au sol ! Il y a quand même des inégalités : les habitants de la côte d'azur reçoivent journellement plus de 5 kWh/m² alors qu'à Lille, on n'a plus que 2.8 kWh/m² Concrètement dit : il faut une surface de capteurs deux fois plus grande à Lille qu'à Marseille. - Coût de l'installation (il y a 20 ans!) 1 500F que j'ai amorti en 2 ans sur la différence des factures EDF puisque avant, l'eau chaude était produite dans un chauffe-eau électrique. Donc depuis c'est pratiquement gratos avec un minimum d'entretien.- Aujourd'hui, les prix de matériels "solaires" ont baissé chez pas mal de fournisseurs ! C'est très rentable d'acheter des kits et de faire son installation soi-même. Il faut savoir que pour bénéficier des crédits d'impôts ou autres primes, l'installation doit être réalisée par un professionnel agréé, avec du matériel certifié. Mais je reste persuadé que rien ne vaut une installation bricolée entièrement !
la théorie sur le chauffe-eau solaire,ou ce que j'ai pu trouver d'interessant ............
...................dans les livres (ou ailleurs) auto-construction d'un CESI : chauffe-eau solaire individuel à capteur plan à effet de serre
et circuit primairele capteur plan -le réservoir de stockage et d'échange -le transport de l'énergie -l'
appoint
1/ le capteur plan à effet de serre (insolateur):
schéma de principe:
inclinaison par rapport à l'horizonale
(pour rayons du soleil perpendiculaires au plan du capteur) : <---égale à la latitude du lieu le jour du printemps et le jour de l'automne - égale à la latitude du lieu + 23° le jour de l'hiver - égale à la latitude du lieu - 23° le jour de l'été il semble que le meilleur compromis serait: latitude + 10° pour les capteurs fixes...
vitrage: - épaisseur 4mm trempé pour résister à la grêle (le double vitrage n'apporte rien de plus aux températures d'utilisation) - distance optimale de l'absorbeur à la vitre: 28mm (en pratique de 25 à 40 mm)
absorbeur: - facteur réductif de rendement fonction de l'épaisseur et du matériau employé - recouvert de peinture noire matte (corps noir transforme les rayons du soleil en infrarouges) - malgré une baisse de rendement significative , les radiateurs du commerces peuvent convenir , ils ont un rendement moins bon mais garanti ! - laisser 10mm en dessous (entre la laine de verre et l'absorbeur)
isolant: - laine de verre ou de roche (tous les avantages sauf celui de craindre l'humidité) ---> faire très attention à l'étanchéité de l'ensemble dans le temps
coffre: - le plus simple à réaliser est le bois , choisir des contreplaqués (genre marine: qui dure) on en trouve en tole galva, j'en ai vu avec des panneaux publicitaires de récup, ....
où le placer ? - à + ou - 15° par rapport au sud - faire attention à tout ce qui pourrait le masquer du soleil
montage série ou parallèle ? - en parallèle avec boucle de Tickelman (voir plus bas) - en série on est sûr que cela marche mais la température des capteurs augmente suivant la position de celui-ci dans la file , le rendement n'est pas bon...
2/ réservoir de stockage et d'échange:
échangeur: - placé dans la demi partie basse du réservoir (l'eau sanitaire ainsi réchauffée va monter et fera place à l'eau froide, le rendement est meilleur quand les différences de températures sont grandes) - surface d'échange dans le réservoir: 0.2<S<0.3 fois la surface du capteur - le serpentin de cuivre est le plus efficace - serpentin vertical sinon impossibilité de purger
eau sanitaire: - amener eau froide par le bas - reprendre l'eau chaude par le haut
isolation: - soigner
3/ transport de l'énergie solaire :
tuyaux : - acier ou cuivre le plus court possible (diminuer au maximum la distance capteur/cuve à cause des pertes de charges), - diamètre intérieur 20mm en thermosiphon, - diamètre intérieur 14mm en conduite forcée
clapet anti-retour : - prévoir un clapet anti-retour si le bas de la cuve n'est pas au moins 0.6m plus haut que le haut de l'insolateur (sinon, le système risque de marcher à l'envers.......on chauffe dehors!!!)
montage : - montage en boucle de Tickelman, schéma:
meilleure répartition du fluide dans les capteurs, quelque soit le capteur emprunté par le liquide caloporteur, l'eau parcourt la même distance, très important)
circulateur : - circulateur en montage circulation forcée
purgeur, vase, soupape :
- purgeur auto au point haut , vase d'expansion fermé sur l'eau froide le plus près possible des capteurs et soupape de sécurité près des capteurs sur l'eau chaude (en haut) Si choix thermo-siphon, un bac ouvert au point haut peut faire office de ces trois matériels
4/ l'appoint:
- l'idéal semble être un appoint réalisé par une petite chaudière gaz instantanée (sans stockage) - on peut faire directement l'appoint par un thermo-plongeur placé dans le haut de la cuve, (utilise l'électricité ...) - utiliser deux ballons distintcs en parallèle ou/et en série (inconvénient: en série sricte , on chauffe deux ballons ...)
mon chauffe-eau solaire en auto-construction
un chauffe eau solaire individuel à capteur plan à effet de serre et circuit primaire
auto-régulation par thermosiphon
première expérience dans les Vosges, début 2000de l'eau chaude sanitaire gratuite avec un chauffe eau solaire individuel à
capteur plan à effet de serre etcircuit primaire
Q Q C O Q P pour présenter l'affaire ... capteur solaire
Qui ? : un citoyen moyen pierre amet em: [email protected] URL site perso : http://pierre.amet.free.fr/
Quoi ? :chauffe-eau solaire, chauffe eau solaire, eau chaude sanitaire auto-construction d'un CESI : chauffe-eau solaire individuel à capteur plan à effet de serre et circuit primaire.
Comment ? : CESI, CES, ECS Un chauffe-eau solaire le moins cher et le plus efficace possible.
C'est-à-dire sans subvention . Quand j'ai décidé de passer à l'acte, j'ai espéré profiter des aides de l'état.
Sur les conseils d'un ami, je me suis donc adressé aux autorités locales: Mr le Préfet des Vosges, Mr le Pdt du Conseil général des Vosges, Mr le Pdt du Conseil Régional de Lorraine, Mr le Directeur de la Délégation Régionale de l'ADEME en Lorraine. de l'eau chaude sanitaire gratuite avec un chauffe eau solaire individuel à capteur plan à effet de serre et circuit Les réponses:(toutes très aimables et rapides) - Mr le Préfet me renvoi à la Délégation Régionale de l'ADEME en Lorraine, il n'y a pas d'aides spécifiques pour la promotion du solaire dans les Vosges. - Mr le Pdt du CG : pas d'aide particulière. - Mr le Vice-Pdt du CR m'indique qu'il existe des aides exclusivement pour les collectivités et les entreprises dans le cadre d'une amélioration de la compétitivité de celles-ci.
- Mr le Directeur de la Délégation Régionale de l'ADEME en Lorraine me retourne un dossier très complet qui définit clairement la procédure à mettre en oeuvre pour bénéficier des aides. Le montant de l'aide est fixé en fonction de la surface de capteur (SC) : - 2m2<SC<3m2 ==> 4500 FF - >3m2 <SC< 4m2 ==> 6000 FF - >4m2 < SC < 7m2 ==> 7500 FF 2 containtes importantes: - il faut choisir parmi une liste de matériels éligibles aux primes, - il faut que l'installation soit réalisée par un professionnel agréé qui a souscrit à la charte "Qualisol". eau chaude sanitaire gratuitement avec un chauffe eau solaire individuel à capteur plan à effet de serre et circuit primaire J'ai contacté les fabriquants des matériels éligibles pour avoir une idée des prix pratiqués, il s'avère qu'une installation tout compris (surf 4m2) s'élève sans mal aux environs de 25000 FF.
Et 25000 - 6000 ça fait encore beaucoup pour espérer amortir rapidement ... Rien n’incite à « consommer » du solaire. Pour le moment, fin du chapitre : " les aides des collectivités territoriales"
Où ? : En France, en Lorraine, dans les Vosges, à la campagne, A 700 m d'altitude,
Dans un pays où les collègues et amis sondés autour de moi disent : « le solaire ici n’est pas intéressant ». Depuis quelques mois, je me suis documenté sur le sujet, et après avoir réalisé localement quelques petites expériences, je suis persuadé du contraire, Objectivement, il est vrai que nous ne bénéficions pas du même ensoleillement qu'à Briançon ... En fait, il est quand même loin d'être négligeable: un peu plus que la moitié: environ 1700 heures de soleil par an !
Quand ? : capteur solaire Le plus tôt sera le mieux .... Il n'y a qu'à ...
Pourquoi ? : Pourquoi ai-je décidé pour mon chauffe-eau solaire, de réaliser mon installation expérimentale en auto-construction ? 1/ coût : les aides sont si peu importantes qu’elles n’incitent pas à « consommer » du solaire. (mon coût en auto-construction va s’élever à moins de la moitié du coût d’une installation subventionnée …) 2/ parce que j’aime faire des expériences et que mon métier (productique/amélioration de la qualité) me pousse à innover quotidiennement, 3/ parce qu'à l'avenir je veux tendre vers la maison solaire et/ou bioclimatique. capteur solaire Pourquoi ai-je décidé de créer un site spécifique pour si peu ? 1/ parce qu'il est nécessaire de diffuser les expériences, cela peut être utile pour la suite, 2/ parceque des citoyens me l'ont demandé, 3/ parce que j'ai profité des conaissances des autres pour mener à bien ce projet, 4/ j'échange bien ma maison pour les vacances, on peut tout échanger: les idées aussi ? 5/ il y a aussi bien évidement des tas d'autres raisons ..., 6/ une devise à méditer: ... Produire sans s'approprier, agir sans rien attendre, guider sans contraindre, voilà la vertu primordiale. DAO DE JING, Chap.51
mon chauffe-eau solaire en pratique ... / mes choix en fonction de mes
contraintes
mes choix en fonction de mes contraintes coût exhaustif consommation énergétique album photo de la construction
en pratique ... / mes choix en fonction de mes contraintes
le capteur plan -le réservoir de stockage et d'échange -le transport de l'énergie -l' appoint
Schéma du chauffe-eau solaire:
principe retenu : en série ou en paralèlle avec la chaudière
1/ le capteur solaire plan à effet de serre
(insolateur):
le capteur solaire fini: sera placé sur la terrasse sous les seuils de fenêtre (longueur 6.5m) inclinaison par rapport à la verticale
latitude de chez moi : 48N inclinaison : 58° par rapport à l'horizontale (pour profiter mieux au printemps , à l'automne et en hiver
vitrage: - le vitrage normal , épaisseur 4mm ne convient pas à cause de la grêle: 6mm - distance optimum de l'absorbeur à la vitre: 28mm
absorbeur: - recouvert de peinture noire matte - rendement: je vais faire de mon mieux ... - 8 radiateurs du commerces 800 * 600 ==> 4m2 achetés au bricodepôt du coin (277FF l'unité)
isolant: - laine de roche ep 100 avec pare-vapeur bricomarché 80FF en tout.
coffre: - contreplaqués de coffrage revétu acheté chez Xilipan
placé où ? - orienté pile au sud, sur ma terrasse sous les seuils de mes fenêtres (6,5 m de longueur par 0,6 m de haut) - j'ai coupé 2 ou 3 arbres qui masquaient.
montage des capteurs solaire en série ou parallèle ? - en parallèle avec boucle de tickelman
2/ réservoir de stockage et d'échange:
échangeur : - dans un comble sous mon toît, j'ai un chauffe-eau électrique qui ne sert plus, car je dispose d'une chaudière fioul pour le chauffage et la production d'ECS. Il est en excellent état, je l'ai donc démonté, enlevé la résistance et mis à la place le serpentin de cuivre verticalement et placé dans la demi partie basse du réservoir - surface d'échange dans le réservoir : 0.2<S<0.3 fois la surface du capteur ==> c-à-d dans mon cas : 1m2 ==> 23 m de tuyau 14/16 .......
eau sanitaire: d'origine mon chauffe-eau électrique: - amène eau froide par le bas, - reprend l'eau chaude par le haut ...
isolation: - d'origine.
3/ transport de l'énergie solaire:
tuyaux : - cuivre 14/16, longueur environ 50m (ça paraît énorme mais le serpentin en fait presque la moitié), - le diamètre est un peu petit mais: - techniquement, il est déjà difficile de cintrer du 14/16 ... - j'ai une installation de chauffage central qui fonctionne super bien en thermosiphon avec un montage en "parapluie" et des tuyaux cuivre de cette dimension avec une longueur de loin supérieure, - il y avait des promos sur le 14/16 ... - de toute façon, si ça ne marche pas :circulateur et conduite forcée !
clapet anti-retour : - pas de clapet anti-retour , ma cuve est 3m plus haut que le haut de l'insolateur.
montage : - montage en boucle de Tickelman,
circulateur : - circulateur si ça fonctionne mal en thermosiphon.
purgeur, vase, soupape : - purgeur auto au point haut , vase d'expansion fermé sur l'eau froide le plus près possible
des capteurs et soupape de sécurité près des capteurs sur l'eau chaude (en haut) Sinon un bac ouvert au point haut peut faire office de ces trois matériels,
4/ l'appoint:
- je suis équipé d'une chaudière fioul pour le chauffage et la production d'ECS. - je me refuse la solution électrique , pas de thermo-plongeur donc, - je vais utiliser deux ballons distintcs: - quand le solaire sera suffisant on shunte la chaudière fioul, - en série: quand l'ensoleillement sera insuffisant: préchauffage de l'eau de la chaudière, - une vanne 3 voie à secteur pilotée en manuel ou par le système de contact d'origine du ballon électrique.
en pratique ... / coût exhaustif
1/ le capteur plan à effet de serre (insolateur): - vitrage normal le moins cher, épaisseur 4mm : - 8 radiateurs aciers simple panneau du commerce 800 * 600 achetés au bricodepôt du coin (277FF l'unité) soit : 2216.00 FF ou 337.82 E - recouvert de peinture noire matte: 235.00 FF ou 35.83 E - la caisse encontreplaqués de coffrage filmé ep.15 : 897.00FF ou 136.88 E acheté chez Xilipan (le bois avance !) - laine de verre: 80.52 FF ou 12.28 E - toile goudronnée renforcée alu 356.60 FF ou 54.27 E - 2 recharges mastic: 20.00 FF ou 3.05 E
2/ réservoir de stockage et d'échange: - 25m de tube recuit dia 16: 332.00 FF ou 50.61 E
3/ transport de l'énergie solaire : - tuyaux, raccords, joints, colliers, ...: : 1106.55 FF ou 168.69 E
4/ consommables : - liquide caloporteur: 197.00 FF ou 30.03 E - disques de découpage: 85.25 FF ou 12.99 E - mousse polyuréthane 50.70 FF ou 7.73 E - soudage décapant + baguettes 171.50 FF ou 26.15 E - acetylène: 245.18 FF ou 37.38 E
auto-construction d'un CESI : chauffe-eau solaire individuel à capteur plan à effet de serre et circuit primaire
en pratique ... / consommation énergétique
1/ avant l'installation du CESI
consommation de fuel par la chaudière pour chauffage central et chauffage ECS
période (de juillet à juillet)
quantité fuel en l
hiver 97/98 2254
hiver 98/99 2200
hiver 99/00 2347
en moyenne : 2267 litres / an
2/ après l'installation du CESI
on attend de voir ....
en pratique ... / album de la construction
par ordre chronologique ......
1/octobre 2000 : mes choix techniques sont faits, je peux démarrer ! achat de la plomberie, le gros morceau.
2/ novembre décembre 2000 : réservoir de stockage et d'échange:
Si j'ai décidé de m'attaquer en premier à la transformation de mon chauffe-eau électrique d'origine, c'est parce qu'il me semble que c'est là que va se situer l'un de mes problèmes les plus importants (en plus dehors il commence à faire froid !!!)
- 1er novembre: purge et démontage du chauffe-eau électrique qui ne sert plus.4 heures Il est en excellent état, c'est un 200 l . Diam 500mm intérieur, ouverture du bas diam 135 mm. J'ai enlevé la résistance et gardé les deux sondes de température qui pourront peut-être me servir pour un délestage automatique vers ma chaudière fioul quand l'eau sera insuffisamment chauffée par mes capteurs. - 2 novembre: ouverture d'une lumière de 115*75 à mi-hauteur pour assurer l'entrée supérieure de l'eau chaude du circuit primaire, 1 heure . Elle me permettra de passer un bras pour aider à "visser genre tire-bouchon" le serpentin pour le rentrer à l'intérieur du réservoir. (j'attends de voir, ça m'inquiète un peu...) - 18 novembre: fabrication des portes basses et hautes pour étanchéifier les lieux de mes Entrées/Sorties de mon serpentin (1 embout fileté au 1/2 pouce sur toute la longueur 50mm brasé sur une tôle acier doux de 4mm) 4heures - 19 novembre: fabrication du serpentin de cuivre: pas une mince affaire Il faut le placer verticalement et dans la demi partie basse du réservoir. J'ai acheté 25m de tuyaux de cuivre recuit diam14/16 en bobine. Il faut au moins 19 spires de 30cm de diam pour réaliser le quota de surface d'échange (18 mètres mini ! soit: 0.8 m² ). 30cm de diam de spires seulement, à cause du diam de l'ouverture du bas. Il faut que l'ensemble tienne sur une hauteur de 500mm ! Mise en forme générale du serpentin: 3 heures, Réalisation de la connectique (extrémités) , j'ai passé 2 heures pour rien à essayer de tordre les extrémités correctement, même avec des outils ça ne marche pas, le tuyau s'applatit, il
faudrait remplir les 19 mètres de sable... - 11 décembre: 1 heure pour réaliser la connectique (extrémités), cette fois-ci avec coudes et raccords ...c'était tellement plus simple comme cela ! ça y est ! j'ai réussi à passer 20 spires de 0.3 m dans mon réservoir 1 heure . Reste à souder les bouts et étanchéifier l'ensemble (il va me falloir trouver du joint genre néoprène pour ma porte supérieure de 115*75...si quelqu'un a une idée ... - 13 décembre: mesure de la
capacité en liquide des radiateurs: 2.3 litres * 8 radiateurs = 19 litres + 50 m de tuyau de 14/16 = 8 litres ---> 8 +19 = 27 litres. - 15 décembre: livraison panneaux filmés pour le coffre du capteur, découpe des panneaux 1 heure
- 17 décembre: peinture des chants des panneaux découpés pour étanchéité de l'ensemble aux intempéries 1 heure. Je ne trouve toujours pas de joint pour ma porte supérieure de 115*75 du réservoir de stockage, vos idées sont les bienvenues (em: [email protected]) ! - 24 décembre : usinage et peinture des logements de vitrage (feuillures) dans les panneaux de côté du caisson de capteur 2 heures.
3/ janvier 2001 : toujours le réservoir de stockage et d'échange: - 08 janvier: les extrémités du serpentin sont soudées , il ne me manque plus que le joint de la porte supérieure , mais là aussi je crois avoir trouvé un bon tuyau ! merci à Jacky, jeune retraité et roi de la brasure ! 1 heures à deux soit: 2 heures - 24 janvier j'ai trouvé le joint ( gratuit en plus ...) j'en ai fait deux au cas où ...
4/ fevrier mars 2001 : le capteur: - 13 fevrier: enlever toutes les ailettes de mes radiateurs du commerce (si elles sont faites pour diffuser la chaleur dans la maison, ici elles freineraient la rapidité de la mise en route du thermo-siphon (inertie)) en 3 heures j'ai réussi à en faire 3 - 21 fevrier: enlever toutes les ailettes de mes radiateurs du commerce (suite) en 3 heures - 25 fevrier: enlever toutes les ailettes de mes radiateurs du commerce (suite et fin ) en 2 heures - 03 mars : poncer les radiateurs avant peinture 1 heure - 07 mars: peindre mes radiateurs en noir mat en 2 heures
5/ avril 2001 : le capteur un peu
- 7 et 8 avril: assembler le caisson pour le capteur solaire plan 5 heures :
Il commence à faire beau , comme chaque année à pareille époque, le ciel m'attire et le soleil comme moteur ce n'est pas mal non plus:
6/ mai 2001 :
- en mai ....... changement de cap radical : nous avons trouvé un nouveau job pour septembre dans le département des alpes de Haute-Provence, nous vendons notre maison. Je souhaite que le futur acquéreur puisse finir ce projet, l'idéal serait de trouver un autre citoyen dans mon genre pour prendre la suite ....., je ne désespère pas . Sinon je terminerai sous une autre latitude, il va me falloir changer les réglages de l'inclinaison du capteur !
total jusqu'à maintenant: 38 heures
/ juillet 2001 :
- Nous venons de vendre notre maison à des gens sensibles aux gaspillages d'énergie. Ils s'appellent Florence et Eric ANTOINE; ils ont promis qu'ils allaient terminer ce projet.
La suite sur leur site !
Chauffage solaireen auto-construction
eau chaude sanitaire gratuite et chauffage avec un chauffe eau solaire individuel à capteur plan à effet de serre et circuit primaire
Projet n°2, début 2003 capteur solaire
Qui ? : une famille de trois personnes, un citoyen moyen, toujours le même: pierre amet em: [email protected] ULR site perso :http://pierre.amet.free.fr/ ou http://pierre.amet.chez.tiscali.fr/
Quoi ? :chauffage solaire, chauffe eau solaire, eau chaude sanitaire "auto-construction d'un chauffage solaire avec capteur thermique plan à effet de serre et (cerise sur le gateau) d'un CESI : chauffe-eau solaire individuel associé"
L'idée nouvelle pour moi :
- les calculs démontrent qu' il ne sert à rien de vouloir chauffer l'ECS très chaude, car dans ce cas le rendement du capteur est mauvais , - l'expérience acquise me démontre que: - il est très fréquent qu'un CESI avec 4 m2 de capteurs soit facilement capable de chauffer 300 litres d'eau chaude sanitaire à 50°C quotidiennement, - les bons jours d'été la moité (2m2) pourraient suffire (il sont capables de chauffer 300 litres d'eau chaude sanitaire à 50°C), - un jour moyen ils ne suffisent plus, il faudrait le double de surface (8m2) ou plus
---> le paradoxe est le suivant : ce sont lors des meilleures journées que les capteurs auront le plus mauvais rendement !
- conclusion: le résultat de cette réflexion m'anène : - d'une part : à doubler la surface de capteurs pour augmenter mon autonomie en ECS - pour d'autre part et pour que les capteurs travaillent le plus "froid" possible: - soit augmenter la taille du ballon (500litres, 600litres ?) - soit basculer ce potentiel sur du chauffage de la maison.
- notre nouvelle maison est munie d'un chauffage central fioul avec une chaudière sans ballon d'eau chaude d'ancienne génération qui consomme, le chauffe-eau est électrique...., il y a peu de place dans le local chaufferie. Du fait du manque de place et surtout du rendement mon choix se porte rapidement sur le basculement du potentiel restant sur le chauffage de la maison. Cela présente aussi l'avantage du coût car on reste sur un ballon de 300litres (petit).
Pourquoi et comment ? : C
EEn 1999, quand j'ai voulu acquérir mon chauffe-eau solaire, rien n'était vraiment fait pour que le solaire individuel avance, je m'étais donc tourné vers l'auto-construction; En 2003 , dans notre nouvelle région, le département ainsi que la région viennent de décider de compléter l'aide de l'Ademe pour que le prix baisse de moité. C'est une bonne avancée. Les aides sont apportées: - première contrainte: pour des matériels élus - deuxième contrainte: l'installation doit être réalisée par un installateur agréé. Tout cela fleure toujours aussi bon la consommation. S'endetter pour consommer du solaire, c'est presque aussi couillon que d'acheter des tomates bios qui viennent de l'autre côté de la planète. Je monte en pression, pour rien. Pour vraiment faire progresser le solaire, il suffirait de laisser le choix de monter soi-
même ou de faire intervenir un installateur et ensuite de faire seulement valider l' installation . En augmentant le nombre de CESI installés on baisserait de fait les prix des matériels. Cela semble
tellement simple ...
ES, ECS Un chauffe-eau solaire avec possibilité de chauffage cela existe mais le coût est très important (j'ai un devis de plus de 13 000 Euros) et les technologies ne me conviennent pas du tout : il est fait usage d'un échangeur à plaques pour le chauffage monté en série sur le retour eau froide. Autant un échangeur est nécessaire pour le chauffage de l'eau chaude sanitaire (hygiène), autant pour le chauffage il me semble superflu. On note que l'on associe forcément la notion d'échangeur avec celle de perte de rendement.
Les aides des collectivités territoriales s'appliquent surtout pour les CESI ...et sur le marché, je ne connais pas de système de chauffage combiné sans échangeur, alors : auto-construction.
J'ai de la chance, parmi les gens sur qui on peut compter , il y en a un particulièrement qui va m'être très utile: il est plombier-navigateur alternatif !
Où ? : En France, en Provence Alpes Côte d'Azur dans les Alpes de Hautes Provence, à la campagne, A 960 m d'altitude, Dans le pays des 300 jours d'ensoleillement , 2600 heures par an , 2200 kwh/an/m2 !
Quand ? : capteur solaire Le plus tôt sera le mieux .... Dire ce qu'il faut faire c'est bien, faire ce que l'on dit c'est mieux. YAQUA, FAUCON
Projet n°2, conception:Elaboration du schéma de principe de la Partie Opérative du Système: Les données: - chauffer sans échangeur implique d'alimenter tous les circuits en liquide caloporteur anti-gel, - comme cette fois-ci , j'ai le choix dans cette deuxième
expérience du ballon d'eau chaude. Comme il n'y a rien ( chauffe-eau électrique) je veux le luxe: un ballon de 300l double échangeur eau/eau. Je trouve chez De Dietrich ce qu'il me faut : un B300/2 . C'est parti pour trois semaines de réflexions intenses avec le plombier-navigateur .
Résultat :
Ce schéma de puissance a été étudié avec souci d'efficacité et d'économie, seule une vanne trois voies à secteur (TOR)(un distributeur 3/2/2 en fait) a été placé sur le froid, il a suffi de mettre des clapets AR aux bons endroits pour que ça marche (nb: employer des Clapets AR de type "battant" à placer horizontalement, ds le tps les "à ressort" disfonctionnent). l'idée est d'éviter le + possible les échangeurs, pour cela il faut mettre de l'antigel dans tout le circuit puisse qu'il n'y en a qu'un . en fait il va y avoir plusieurs cas à étudier (dans la plupart des cas: priorité à ECS) ( NB: tt le circuit est isobar ds le système; pour changer de position il faut 2.5 mn à la vanne 3V, largement le temps de communiquer pour les fluides)
Possibilités de fonctionnement du chauffage solaire: postulat : les capteurs sont traités comme une deuxième sources de chaleur à part entière.
la chaudière peut prendre en charge le chauffage et l'ECS, le solaire peu prendre en charge l'ECS ou/puis le chauffage. on autorise la présence de 4 cas de figure:
cas 1 cas 2 cas 3 cas 4
Eau Chaude Sanitaire Chaudière Solaire Solaire xxxxxxx
Chauffage radiateurs Chaudière Chaudière xxxxxxx Solaire
cas 1/ mauvais temps: chaudière pour ECS (eau chaude sanitaire) et chauffage cas2/ il fait beau et froid , le matin les panneaux vont chauffer le ballon de 300l à 50°C et la chaudière le chauffage, cas 3/ l'été, pas de besoin de chauffage solaire, plus de seuil de 50°C pour l'ECS, occultation d'une partie des capteurs. cas 4/ l'après-midi en demi-saison, quand le ballon est à 50°C, le solaire peut prendre le relai de la chaudière.
Projet n°2, conception, composants de la PO:
panneau solaire à eau
Les composants de la PO :1/ les capteurs solaires plans à effet de serre (insolateur): 3 capteurs de 3 m2 achetés
d'occasion. les 9 m2 de capteurs seront placés sur le toit de la partie basse de notre maison , c'est là que l'on trouve le moins de masques, c'est juste au dessus de ma chaufferie.. inclinaison par rapport à la verticale: ma nouvelle latitude étant de 44°N. j' incline à (44° + 15°) = 59° par rapport à l'horizontale (pour profiter mieux au printemps , en l'automne et en hiver). ils seront bien évidemment montés en parallèle avec une boucle de tickelman.
2/ Réservoir de stockage et d'échange du chauffe-eau solaire: double échangeur
l'échangeur de dietrich sera placé au côté de ma nouvelle chaudière fioul , la surface d'échange dans le réservoir de 1.44 m2 se situe dans la fourchette basse avec mes 9m2 de surface de capteur. (0.16 fois la surface du capteur --> l'été le capteur plafonnera si je n'occulte pas) rappel: surface d'échange = 0.2<S<0.3 fois la surface du capteur.
3/ transport de l'énergie solaire: départ chaud en cuivre 20/22 à cause de la temp puis tuyaux :PER de 20/25 caloporteur: antigel glycol EG11 de chez de dietrich remplissage au point le plus haut (voir photo sur album de construction) pression d'utilisation: ce sont les capteurs qui sont les plus fragiles, je fais fonctionner à la pression mini 1.2 kg, (mon système fonctionne bien dès 0.9 daN/cm2 (bars) (altitude à remonter jusqu'au plus haut radiateur : ~6.5 m)
Projet n°2, conception, étude de la PC :
capteur solaire plan
Régulation solaire par automate
Parmi les automates programables industriels disponibles sur le marché, c'est sur le millenium II de Crouzet que je m'arrête. La concurence était : zélio logic de Schneider et logo de Siemens. Ce sont les fonctions disponibles et les capacités à intégrer des variables
analogiques qui ont fixé ce choix. télécharger la doc Crouzet (150 K)
en sortie on aura:
- 2 circulateurs Wilo-star- RS 230V 50 Hz à piloter: le circulateur chauffage + circulateur d'ECS(eau chaude sanitaire) bas du ballon ---> 2 sorties TOR (tout ou rien) - une vanne 3 voies à secteur motorisée Siemens VBI31.25 AC 230V ----> 2 sorties TOR (ci-contre; arrêts par fins de courses intégrés) en tout 4 Sorties TOR.
en entrée on aura : - information température capteur solaire - information température ballon ECS - information température retour eau froide chauffage on doit pouvoir se faire les sondes avec des bases PT100 ou PT1000 , seulement je n'ai trouvé personne pour m'aider dans cette tâche; je vais utiliser les sondes Crouzet : télécharger la doc Crouzet (150 K) -10°C --> + 60° C ref: 89 750 151 pour retour eau froide radiateurs et température ballon -10°C --> +150°C ref: 89 750 153 pour la température capteur
- une entrée "manu" pour permettre de forcer le système et faire marcher la chaudière en manuel - une entrée " Thermostat d'Ambiance programable" qui renseigne sur les seuils de températures demandés dans la maison
- une entrée " Priorité au chauffage" pour changer si besoin la priorité classique à l'ECS
Fonctionnement de la régulation chaudière d'origine:
la régule
ecocontrol de la chaudière pilotera le circulateur d'ECS haut du ballon et le circulateur de chauffage. schéma de la régule ci-contre.
Fonctionnement du thermostat d'ambiance programmable (TA) : il envoie deux infos TOR sur trois bornes : NC ou NO Ce boîtier est en fait composé : - de programmes journaliers programmés heures par heures - 2 seuils de températures réglables - température agréable (on dira heure pleine HP) (actuellement réglé à 20°C); - température pour la nuit ou les périodes d’absences (heures creuses HC) (actuellement réglé à 16.5°C); - un prog de température hors gel pour les absences prolongées Ex de prog journalier : de 0h à 6h : 16.5°C ; de 6h à 22h : 20°C ; de 22h à 24 h : 16.5°C
Projet n°2, conception, équations :
Equations pour la régulation du chauffage solaire:
Sortie autorisation chaudière
= "manu" + "TA"
manu = sélecteur sur manuel TA = plage active dans le thermostat d'ambiance programmé
Sortie vanne 3 voies à secteur sur chauffage solaire :
= (temp Ballon > 50°C + forçage en chauffage) . (temp capteur < 98°C) . ( 9h --> 17h ) . ( /Manu . /TA )
(temp Ballon > 50°C + forçage en chauffage) : priorité à l'ECS avec seuil à 50°C ou priorité chauffage maison par sélection manuelle: forçage en chauffage
(temp capteur < 98°C) en cas de surchauffe capteur évacuation dans le chauffe-eau sans seuil maxi de temp
( 9h --> 17h ) évite de changer trop souvent la vannes de position ( il faut 2.5 mn à la vanne pour changer de position)
( /Manu . /TA ) c'est l'inverse de "manu + TA" ( théorème de Morgan : /[ab] = [/a + /b] ) on ne peut pas passer sur chauffage solaire si on a déjà autorisé la chaudière
note: le signe / se dit barre, il représente l'inverse; ex : /Manu représente l'information délivrée par le sélecteur quand il n'est pas en position manuelle.
Sortie vanne 3 voies à secteur sur chauffage fioul :
c'est l'inverse de "Sortie vanne 3 voies à secteur sur chauffage solaire ": = / Sortie vanne 3 voies à secteur sur chauffage solaire
Sortie circulateur radiateurs :
= (Sortie vanne 3 voies à secteur sur chauffage solaire retardée de 3 mn) . (temp R E F < 10°C temp capteur)
(Sortie vanne 3 voies à secteur sur chauffage solaire retardée de 3 mn) à cause du temps nécessaire à la vanne pour basculer.
(temp R E F < 10°C temp capteur) sinon on risque de chauffer le capteur dehors avec les radiateurs ...
Sortie circulateur ECS bas (échangeur solaire) :
= (Sortie vanne 3 voies à secteur sur chauffage fioul retardée de 3 mn) . { ( temp Ballon < 10°C temp capteur ) + (temp capteur > 98 °C) }
(Sortie vanne 3 voies à secteur sur chauffage fioul retardée de 3 mn) : à cause du temps nécessaire à la vanne pour basculer.
( temp Ballon < 10°C temp capteur ) ( temp Ballon < 10°C temp capteur ) : sinon on risque de chauffer le capteur dehors avec le ballon ..
Ballon B300/2 (2échangeurs) 734
tuyauterie (raccords, tuyaux, clapets,circulateurs ...) 523
vanne 3 voies à secteur motorisée Siemens VBI31.25 AC 190
9 m2 de capteurs solaires cuivre peints d'occasion 300
millenium II de Crouzet : kit XT20R 24VDC 199
alimentaion 24 VDC 75
3 sondes de temp crouzet 256
antigel EG11 50 litres 180
soit au total 2457 euros TTC ( 16 118 FF )
bien mois cher qu'une simple installation d'un CESI (prime déduite) ...
Projet n°2, réalisation :
auto-construction d'un chauffage solaire, photos de l'installation capteur solaire plan insolateur
Album de la construction: - mise en place de la nouvelle chaudière, du ballon et de la plomberie : 8 journées
- récupération des capteurs: une journée
- démontage révision remontage des capteurs: 2 journées
- réalisation du bâti pour recevoir les capteurs (découpage, soudage, peinture , assemblage , mise en place et scellements) : 3 journées
- mise en place des capteurs et cablage PER et raccordement: une journée
- cablage élec : une journée
- chargement de la version 1 de mon logiciel, mise en eau , test : 1 heure (j'ai passé le reste de la journée à faire des aller-et-retour entre mon écran , le ballon , les radiateurs et les capteurs à regarder l'usine fonctionner ...: impressionné car pas de bug majeurs, c'est bon pour l'ego)
- au 01 janvier 2004 , j'en suis à ma 4 ème version: celle-ci semble me convenir
vue arrière vue avant
peu d'images, j'étais tellement pressé
Projet n°2, gain, économie,rentabilité : capteur solaire plan insolateur
Nous avons passé un an dans notre nouveau sweet-home avec une consommation de 3000 litres de fioul (nous sommes en altitude). Ce sera notre maigre référence. Ci-dessous le graphe théorique d'apport énergétique en fonction de l'inclinaison du capteur et du mois de l'année:
D'ores et déjà, je constate :
- Rq1: avec 300 litres d'eau chaude sanitaire à 50°C et à trois personnes au foyer , nous sommes autonomes 2 jours , - Rq2: pour des raisons de facilité de calcul de gain et de rendement, les valeurs indiquées ne le seront que pour le chauffage de l'ECS, l'estimation du gain en chauffage, QUI EST PLUS IMPORTANT car le capteur travail a plus basse température, étant bcp plus difficileà mesurer, - en septembre par une belle journée ensoleillée, chauffage de 300 litres d'eau de 35°C à 50°C , à partir de 13h jusqu'à 17h chauffage de la maison, (automate sur position priorité ECS avec basculement / chauffage à partir de 50°C) - en novembre par une belle journée ensoleillée, chauffage de 300 litres d'eau de 35°C à 50°C - en décembre janvier, le capteur a du mal à monter en température, fin décembre : chauffage de 300 litres d'eau de 35°C à 47/48°C. - en avril chauffage de 300 litres d'eau de 35°C à 50°C , à partir de 13h jusqu'à 17h
chauffage de la maison, (automate sur position priorité ECS avec basculement / chauffage à partir de 50°C) - en mai : ce mois (2004) masse d'air instable , forte convection : formation rapide de 8/8 de cumulus (à partir de 13h) donc plus d'activité à partir de ces horaires: on n'atteind pas tous les jours 50°C dans le ballon. C'est un fonctionnement météo classique dans les alpes du sud; cela amène a penser qu'il serait peut-être judicieux d'orienter les capteurs un peu plus vers l'est. - en juin: cette période de creux par rapport à l'inclinaison forte des capteurs, permet lors de l'ensoleillement de maintenir un delta temp d'environ 12/15 °C qui permet de monter tranquillement mon ballon de 300l aux environ de 50°C. - le creux visible sur la courbe pour l'inclinaison à 60° des capteurs, permet de ne pas avoir occulter l'été. - avec la priorité eau chaude , en un an environ j'aurai économisé 750 litres de fioul. - deuxième année de fonctionnement, priorité chauffage , économie 1300litres
-
idée de rendement ou comment poser le problème:
exemple du mois le plus mauvais : décembre - l'apport solaire en décembre: il faut une calorie pour échauffer 1 gr d'eau de 1°C; 1 cal = 4.18 Joules; 1J = 1Ws pour échauffer 300 l d'eau de 15° : 15 ° * 4.18 J * 300 000 gr d'eau = 18 810 000 Ws soit 5225 Wh à 0.125 Euros le KWh TTC: 5.225 * 0.125 = 0.653 Euros un jour de décembre ... en decembre on n'a seulement 5 heures utiles d'ensoleillement ; 5225 / 5 = 1045 W (un radiateur de 1000W branché pendant 5 heures)
- rendement de l'installation : c'est l'apport énergétique effectivement reçu divisé par l'apport réel restitué par l'installation Dans les tables du costic on trouve : apport énergétique moyen jounalier en décembre à 44°N avec capteurs orientés à 60° vers le sud : 5097 Wh au m2 (données costic) mon installation : 5225 / 9 m2 de capteurs = 580 Wh au m2 580 / 5097 = 11 % ; les abaques du costic donnent un peu plus (14% moyen ; ce qui est normal au vu du calcul sur le mois le plus défavorable) - D'ores et déjà, je peux conclure: un des paramètres très influent sur le rendement du capteur est le delta de température entre ce qui est chauffé et la température extérieure ex: en décembre -5° dehors , un ballon d'ECS à chauffer à 50°C , cela donne facilement 35 ° de delta temp moyen alors que pour l'utilisation en chauffage on passe facilement à 25°C avec cette différence, on observe sur les courbes du costic un doublement du rendement .
conclusion:
- quelque soit ce que l'on a à chauffer, il faut toujours choisir ce qui permet aux capteurs de travailler le plus froid possible.
Ayant conçu un système combiné, c'est donc vers la priorité au chauffage de la maison l'hiver et l'inter saison qu'il faut s'orienter, et donner la priorité l'été bien évidement à l'eau chaude. (cette priorité au chauffage est d'autant plus interressante que le besoin (budget) en chauffage est au moins de l'ordre de 5 fois supérieur au besoin en eau chaude). La forte inclinaison des capteurs permet d'optimiser la surface installée pour le chauffage; cette surface, avec une performance même très dégradée, permet en été, sans problème l'autonomie en eau chaude sanitaire sans recours ni à une occultation partielle ni sur des radiateurs de décharge. (le comble serait de faire travailler ses capteurs pour rien ! , il y en a qui le font !)
Une fois installé , ce sytème fonctionne tout seul sans aucune intervention .
- chaque installation est différente et doit être optimisée en fonction d'un assez grand nombre de paramètres (météo, orientation générale, masques naturels, utilisation de l'apport, ...)
- économie d'énergie: - an 1 avec priorité eau chaude: 750 litres de fioul économisés
- an 2 priorité au chauffage qui dissipe mieux et me fait fonctionner l'installation moins haut en température, 1300 litres économisés tout ça avec des vieux capteurs peints ! si tout le monde en faisait au moins autant ...
une conclusion plus générale: small is beautiful ou parenthèse sur les changements (de gré ou de force ... !!!) qui s'opèrent dès lors que l'on habite dans une maison qui cherche à tendre vers l'autonomie :
- exemple 1 : - quand on est relié au tout à l'égout: on peut rejeter n'importe quoi, vu que l'on paye ; les services des eaux n'ont qu'à gérer, c'est leur travail ... - quand on habite à la campagne , on n'a souvent pas le choix d'être relié au tout à l'égout: résultat : quand la fosse sceptique ne fonctionne plus, que l'on y a mis n'importe quoi , que l'épandage est colmaté, on est bien emmerdé. Résultat: on fini par s'interresser de plus près au problème.
- exemple 2 : quand on vient de fabriquer 300 litres d'eau chaude avec les capteurs solaires: - on n'attend pas le lendemain matin que ballon soit refroidi pour prendre le bain - comme c'est gratuit, il n'y a plus de raison pour utiliser la résistance du lave vaisselle, on le branche directement sur l'eau chaude - comme c'est gratuit, il n'y a plus de raison pour utiliser la résistance du lave-
linge : on installe un mitigeur thermostatique sur le branchement d'eau , on le règle sur la tempéraure voulue , cela marche très bien - etc ...
une remarque sur la prévention de la légionellose : Le milieu optimal de prolifération de la légionelle est une eau à 37°C. Régulièrement: - je chauffe l'eau du ballon à 60°C. A cette température, les légionelles sont tuées en 25 minutes - je désinfecte régulièrement à l'eau de javel ballon et.canalisations
une remarque sur une éventuelle confrontation entre auto-constructeur et auto-installateur: le prix des matériaux me paraissent avoir beaucoup augmentés depuis quelques temps il apparait beaucoup plus rentable actuellement d'auto-installer plutôt que d'auto-construire (reste le plaisir de tt faire), d'autant que tout le monde n'en est pas capable. pour toute ces raisons, je viens de créer un groupement d'achat associatif de materiels solaire thermiques import de matériels turc, capteurs, ballons, ...
il y a de toute façon dejà un bon petit travail à monter soi-même sa propre installation solaire combinée (eau chaude + chauffage)
votre chauffage solaire acheté grace au groupement d'achat
Comparer 2 technologies en solaire thermique:
(ou s'approprier les technologies en vue de définir le cahier des charges de son installation)
Comparer les capteurs plans et les capteurs à tubes Par Pierre Amet
1/ Préambule:
Ne pas comparer que les capteurs seuls, c’est l’installation complète qu’il faut juger.
Le soleil apporte la même quantité d’énergie au m2 quelle que soit la technologie adoptée… (cela va de soi évidemment)
Ce texte est plutôt orienté chauffage solaire.
2a/ étude des capteurs seuls en s’appuyant sur le site outils solaire .
On a un schéma qui montre le rendement NU de ces capteurs :
http://www.outilssolaires.com/premier/index-sousvide.htm
lecture:
si on étudie le schéma du lien ci-dessus : on s’aperçoit :
- à 90° rdt plan = 45% ; rdt vide = 70 %
- à 40° rdt plan = 70% ; rdt vide = 75 %
- les capteurs plans plafonnent à haute temp
- à 140° de delta T on met le feu à tt ce que l’on touche ….
on en conclu :
- qu’avec des capteurs plans il faut travailler le plus « froid » possible pour accrocher un rdt décent
- qu’avec des s-vide on peut monter bien plus haut
rq: une personne avertie peut qd même se poser les questions suivantes:
ce schéma vaut pour quelle orientation ?, pour quelle inclinaison ?, représente-t-il les même paramètre bloqués aux mêmes niveaux ?
2b / étude des capteurs seuls avec un exemple d’un schéma venu d'on ne sais où que l’on trouve recopié de partout par des vendeurs peu regardants de ce qu’ils publient .
lecture:on constate :
que les capteurs s-vide sont bien meilleurs en rendement que les plans en hiver est moins bons en été que les capteurs plans ont un bien meilleur rendement que les capteurs sous vide en été ....
si on suit bien la démarche commerciale, on en conclu : - celui qui a des besoins forts en été (camping,...) ne doit pas utiliser de capteurs à tubes car ils sont bien moins perfos !
- qu'en été quand le besoin est faible et qu'il existe d'ENORMES risques de surchauffe le super capteur à tube suplante encore le capteur plan, impressionnant ! tout va donc bien dans le meilleur des mondes. Ce capteur saurait donc se jouer des saisons ?
c’est pour toutes ces raisons donc que l’on peut affirmer haut et fort comme sur certains site web peu regardant "les Avantages par rapport aux capteurs plans ( classique ) (Sachez tout d'abord qu'ils ne jouent franchement pas dans la même catégorie: les capteurs plans classiques représentent le solaire d'ancienne génération qui n'a pas convaincu les masses. Les capteurs sous vide sont l'avenir glorieux du solaire .Celui qui va rendre un investissement rentable a court terme.)" (cela me fait penser à ceux qui vendent en ce moment en porte à porte des pompes à chaleur air/air (clim réversibles) en affirmant que c'est le meilleur procédé pour les pompes à chaleur ( l'air n'est-il pas un isolant ?))
rq: une personne avertie peut qd même se poser les questions suivantes: ce schéma vaut pour quelle orientation ?, pour quelle inclinaison ?, représente-t-il les même
paramètre bloqués aux mêmes niveaux ?sans réponse à ces questions , point de conclusion possibleréflexion hypothétique:
- ce schéma est peut-être représentatif avec des capteurs à tubes installés verticaux comparés à des capteurs plans installé à 20° d'inclinaison
- en cherchant bien on doit même pouvoir affirmer que dans une autre configuration la courbe de l'un est la courbe de l'autre ! (inversion totale)
d'un point de vue général, déjà lors de cette simple étude des capteurs SEULS , une argumentation de ce type n'est pas sérieuse car incomplète.
On sort des éléments techniques de leur contexte pour leur faire dire ce que l'on veut.
autres exemples de désinformation insidieuse et flagrantevu sur ebay: les performances des capteurs à tubes bas de gamme sont en constante dégradation !
2c / sur le marché , actuellement, on trouve des capteurs tubes moins bons que des capteurs plans testés et comparés dans des conditions identiques ... ce qui est un comble au vu de leur prix et de leur complexité technique !
en début de vie ils ne rendent déjà pas le service, qu'en sera-t-il quelques années plus tard ? Les gens qui se seront alors équipé des "meilleurs capteurs du monde" ( n'auront plus qu'à diffuser la bonne parole: le solaire thermique , ça ne marche pas.
2d / le prix au m2 d'un capteur à tubes chinois de qualité acceptable est environ le double du prix d'un capteur plan de qualité acceptable ( il y bcp moins de variations de performances ds les capteurs plans que dans les capteurs sous-vide). Le point de vue du petit artisan qui installe des chauffe-eau solaires (peu de surface) et qui travaille tt seul est le suivant : les capteurs plans sont plus difficilement posables seuls alors que certains capteurs sous-vides peuvent s'installer tubes par tubes: la différence de coût de la surface installée est estompée par la facilté de pose seul. (à deux le pb ne se pose plus dans les même termes).
2e/ - un capteur tubes consomme énormément de surface car les tubes doivent être suffisament distants pour éviter de se faire de l'ombre, - pour un capteur plan, la surface nette occupée est quasiment la même que sa surface brute.
Quand on compare la surface occupée par le capteur sur le toit, c'est tout simplement pour cette raison que les plans sont meilleurs que les tubes dans bien des cas.
voilà pour l’étude des capteurs observés ts seuls3/ étude des installations complètes : non exhaustif
- on sait depuis longtemps que d’un pt de vue global: plus on travaille chaud (diff de temp entre le caloporteur et son milieu contigu extérieur) plus on diminue le rendement (les infrarouges ne demandent qu’à s’échapper le plus rapidement possible (ailleurs que ds votre lieu de dissipation s’ils le peuvent et ils ne s’en privent pas ….)cette remarque est valable pour toute l’installation et surtout et aussi ailleurs que ds les capteurs (notamment ds les tuyaux d’acheminement)On en conclu que travailler à haute temp peut s’avérer peu rentable si la longueur des tuyaux est importante et , qui plus est , si l’installation est globalement mal isolée.
- les installations à capteurs plans plafonnent aux delta T importants, cela peut paraître comme un désavantage, un capteur plan incliné à 55 / 60° va perdre énormément de sa puissance en été , c’est justement l’intérêt puisque un installation digne de ce nom est dimensionnée pour le chauffage et nom pour l’eau chaude.Qui à ce jour s’est préoccupé sérieusement des pb de surchauffe estivale qd on a bcp trop de puissance ? que le capteur plan plafonne en température en été , c’est justement ce qu’on aurait pas osé lui demander ! (dernièrement j'ai un ami qui voulait commander 20 m2 des capteurs plans longs pour le chauffage pour les disposer à 60° sur son toit à 40°sans que cela ne dépasse trop et que sa demande de travaux puisse être acceptée . il se trouve que cet hiver il à eu 1.2 m de neige sur sont toit et que ds ce cas il aurait peut-être eu des pb avec sa configuration. il renonce donc et préfère trouver une autre solution avec integration en toiture. Après bien des réflexions il a choisi de commander des capteurs plans peints car ils ont la propriété de saturer encore plus tôt que les tinox (revêtement sélectif) en delta T. Cet avantage lui permettra de limiter la surchauffe d'été et d'éviter d'acquérir un ballon d'ecs de trop grosse quantité (pour une famille de 3/4 personnes , autant il est interressant d'avoir 600 l d'ecs en stock , 1500 ou 2000 l d'ecs n'ont plus forcément bcp d'intérêt (pb de place pour loger le stock , coût de l'investissement)- l’inconvénient des capteurs plans utilisés en chauffage l'hiver et en ECS l'été et qu’ils nécessitent une forte inclinaison (configuration parfois difficile à mettre en oeuvre) pour qu'ils ne posent pas pb de surchauffe l'été.- installés verticalement les capteurs à tubes seront meilleurs que les plans ds la même configuration, du fait de la ré-orientation du rayonnement. Quelqu'un qui voudrait passer au solaire thermique en ayant pas d'autre solution technique que de les installer en façade, n'a pas intérêt à choisir la technoplogie des capteurs plans.
- côté sécurité : difficulté de faisabilité de chacune des installationsInstallation à basse temp , basse pression : facile à mettre en œuvre , meilleur rendement , s’apparente à de la plomberie classique, n’importe quel plombier ou bricoleur averti sait faire.
Installation à haute temp : bien plus difficile à mettre en œuvre , nécessite par exemple des régulations perfos et …sécurisées, peuvent ds certains cas s‘avérer dangereuses. ( thermomax par exemple s'interesse sérieusement aux problèmes de surchauffe).- coût au kwh fourni
le coût tout seul: connaitre le prix des bons capteurs plans et des bons capteurs tubesle coût total de chacune des installations (surcout important des boucles de décharges
nécessaires en cas d'utilisation de capteurs ss vide) et seulement ensuite le coût au kwh fourni.
- risques : il y a déjà des assureurs qui décident de ne plus assurer des installations solaires thermiques. On peut se poser la question du pourquoi.imaginez-vous après un sinistre, en train d’argumenter devant votre assureur ….4/ Pour conclure : - actuellement , le prix au m2 d'un capteur cylindro-parabolique chinois de qualité acceptable est environ le double du prix d'un capteur plan de qualité acceptable ( il y bcp moins de variations de performances ds les capteurs plans que dans les capteurs sous-vide) .
Pour installer des capteurs sous vide, il faut donc que la configuration le nécessite et qu'elle produise un rendement global au moins 2 fois supérieur au capteurs plans.
- Le niveau de difficulté et de risques augmente avec le niveau de l’objectif visé. Chaque technologie à ses avantages et la plupart du tps les inconvénients de ses avantages.
- Définition d'une installation de qualité
La définition du terme " qualité " dans la norme ISO 9000 est : " Aptitude d'un ensemble de caractéristiques intrinsèques à satisfaire des exigences ".
La qualité passe par le respect d'un cahier des charges, à savoir que le produit et/ou le service correspond à ce qui était spécifié (exigences client, projet, programme).La réponse sera individuelle , fonction des impératifs et des contraintes de chacun qui définira son propre cahier des charges.Personnellement, et je le répète sans cesse mon cahier des charges se définit comme suit: - simple (utilisable par tous les membres de la famille et des amis; j'avais un ancien prof qui me disait sans cesse : on peut tjrs faire des usines à gaz !...) - durable (15 ans ça me parait un minimum), - maintenace aisée et possibilité de réparation locale - efficace (basse temp , dimensionnement conforme), - coût au kwh fourni minimum.
S'approprier ou consommer.
sur un site ami on trouve une excellente étude, bien plus détaillée et technique que cette approche général qui se limite à la définition du cadre du problème à poser:
http://www.alpilles-solaires.fr/CP_CSV_MN_1_Partout.html
une réalisation en thermosiphonà 60 km de grenoble, 30km de la vallée du Rhône
Présentations:
Je tiens à te remercier pour ta démarche et le temps passé à créer le site, sans lui, je ne sais pas si je me serais lancé et je vois que l'idée séduit pas mal d'amis qui passent à la maison .
Produire de l'eau chaude solaire,il y a longtemps que l'idée me trottait dans la tête et courant 2003 je tombe sur le site "autoconstruction d'un CESI en Alsace Lorraine..." : super!!! toutes les infos y étaient et surtout cela m'a donné envie de me mettre à la réalisation. Je ne voulais pas passer par les subventions, même si dans le département de l'Isère, elles peuvent representer jusqu'a 50% du projet :cela reste trop cher, et je partage ton analyse sur l'importation des tomates bio . Donc au printemps 2004 je recupère 3 radiateurs acier en bon état ,j'en achète 2 autres pour avoir 4 m2 de capteur
Plomberie : cuivre de 20/22, soudure un peu galère au début Caisson du capteur en bois, ainsi que les consoles de support, car le capteur me sert de auvent au dessus de la porte de garage, le ballon se situe dans les combles 1m50 au dessus et le thermosiphon fonctionne à merveille . Isolant :Trialflex (feuilles d'alu) de 20mm d'epaisseur (équivalent a 20 cm de laine de verre) permet de diminuer l'epaisseur du capteur et trés performant . Pour le ballon je pensais en acheter un de 300 L, lorsque un voisin qui vient de modifier son chauffage me dit qu'il va en mettre un à la déchetterie .Aprés détartrage il savère en trés bon état. Le problème c'est qu'il est de 150 litres donc un peu petit pour les 4 m2 du capteur (coef d'échange de 0,18). Je sais que je perds des calories mais le recyclage des matériaux fait aussi partie de la démarche.Depuis je l'ai couplé avec mon ancien cumulus de 200 L ,ce qui me fait une réserve de 350 L d'eau chaude solaire. Suffisant pour les 5 habitants de la maison. En résumé, depuis la mise en route le 15 juillet je n'ai pas rebranché mon cumulus et çà c'est vraiment génial.
Au fait, la crète des Serres et le pic de Chamatte me rappellent des vols en delta à St André les Alpes avec une vache mémorable au col de Toutes Aures alors que le plafond était à 4 200 m ce jour là ; les copains se sont bien foutus de moi. Je comprends le choix de vivre dans une région où les thermiques sentent la lavande , pour un mordu de vol à voile .
A bientôt j'espère et bons vols !
Jean Marie Argoud
Fiche signalétique:
latitude : 45N Région Rhône Alpes Département de l'Isére
capteur: inclinaison 55°
orientation : sud-sud ouest
surface : 4 m2
vitrage: - épaisseur 4mm standard - distance de l'absorbeur à la vitre 35mm
isolant: Trialflex (feuilles d'alu) de 20mm d'épaisseur (équivalent a 20 cm de laine de verre)
coffre: bois; fond :triply 16 mm ;cadre : chevrons 9x6
absorbeur: 5 radiateurs 1 de 120x80 récupe d'occasion chez un recycleur de matériaux
2 de 60x80 montés en série 2 de 120x90 achetés dans le commerce
montage série ou parallèle ? Montage en parallèle en boucle de Tickelman
échangeur: Ballon "pacific" échangeur annulaire ( l'eau du circuit primaire circule dans un anneau qui remplace le serpentin , ce qui explique la possibilité de le placé à l'horizontale) contenance: 150 litres surface d'échange dans le réservoir : 0,73 m2 coef 0,18 (faible)
tuyaux : matériau diamètre: cuivre de 20/22
montage : thermosiphon
coût total : capteur ,ballon et plomberie : 720 € ( vive le recyclage des matériaux !!!)
Schéma:
photos et commentaires :
Orientation sud-sud ouest du capteur pour éviter les ombres portés par les arbres côté sud le ballon se situe dans les combles (fenêtre triangulée) 1,50 m au dessus du haut du capteur il y a 5 m de tuyaux cuivre 20-22 entre le capteur et le ballon
le capteur en auvent protége l'entrée du garage des intempéries la fente sur la vitre de gauche c'est un
serrage trop violent de la cornière au montage ( ça m'apprendra à régler le débrayage de ma visseuse) réparée avec du silicone colle pour aquarium , ça tient et c'est étanche . les différents tons de couleur noire correspondent aux 5 radiateurs de taille différente (récupe) ce qui apparemment ne pose pas de problème de performance dans un circuit en thermosiphon.....
ballon solaire horizontal : - l'eau chaude du capteur arrive en haut à droite avec le purgeur auto au dessus du coude - l'eau froide (retour capteur) repart sous le ballon avec un T à 1m de la sortie pour le vase d'expansion (jaune) ouvert qui sert aussi au remplissage du circuit
ballon vertical : cumulus de 200 L monté en série derrière le ballon solaire , l'eau chauffée par le solaire passe dans le cumulus ce qui me permet de disposer de 350 L d'eau chaude .De plus, comme mon chauffage pour la maison est un poêle a bois "Jotul" j'ai encore besoin de mon cumulus électrique l'hiver, en attendant de trouver mieux (je pense sérieusement à l'éolien !)
me contacter : Jean Marie Argoud :
[email protected] UNE INSTALLATION SOLAIRE SIMPLE Par Michel Evrard Massongy - Plaine du Chablais- Haute-Savoie.
Présentations:
Cher Monsieur bonjour. L'objectif de ma réalisation est d'économiser des combustibles à effet de serre ou de l'électricité dont les déchets s'accumulent dangereusement. A la Hague, il y a un stock de 80 tonnes de plutonium.
Ici en Haute-Savoie en plein mois de janvier depuis une dizaine de jours, nous avons eu quelques belles journées de soleil, avec des tempéraitures extérieures de l'ordre de 3 à 5 degrés. Ces jours-là, j'ai économisé la moitié du combustible (bois) que j'utilise par temps couvert et températures analogues, à savoir 9 kg environ au lieu de 18. Je suis tellement content de mon installation que je vais mettre 6 m2 de capteurs et j'enverrai les calories dans un ballon tampon de 150 litres que je mettrai à l'envers pour que l'échangeur se trouve en haut et que je puisse faire fonctionner mon radiateur en thermo-siphon. Mon problème est que n'ayant pas de plancher chauffant, je ne savais pas comment faire. Je ne voulais pas éventrer mon carrelage pour mettre un serpentin, ce qui aurait été trop côuteux. Alors, j'ai eu cette idée de mettre un ballon tampon. La main d'oeuve ne me coûtera pas bien cher, car je réquisitionne mon frère, plombier à la retraite. Mais même en payant un plombier, je crois que mon système doit être remboursé sur une dizaine d'années.
Vous avez toute latitude pour mettre le schéma de mon intatallation et son explication sur votre site car il y a toujours de bonnes idées à glaner ici ou là.
Michel EVRARD (GE 74)
Fiche signalétique de l'installation:
Schéma:
le vase d'expansion n'est pas représenté
Fonctionnement:
J’ai fabriqué un capteur solaire de 3m2 qui comporte un serpentin d’une vingtaine de mètres en cuivre de 16 mm, attaché sur une plaque du même métal. Ce capteur est relié à un radiateur Lamella de 80 cm sur 120 cm (d’occasion) qui offre une surface de dispersion de calories de 4 m2 environ. Il est placé contre le mur sud de la maison.
Le radiateur est juste de l’autre côté de ce mur. La tuyauterie passe par le sous-sol, mais elle pourrait passer directement à travers le mur, comme je le montre dans le schéma . L’eau est mise en mouvement, grâce à un circulateur situé au sous-sol, à l’aplomb du radiateur. - son déclenchement est assuré par une sonde à bulbe (coût : 30 euros environ) glissée sous la plaque de cuivre à hauteur du tuyau de sortie, quand la température atteint 30° environ, ce qui arrive au bout de 4 minutes d’ensoleillement franc et un angle d’incidence de 30° minimum. - le circulateur s’arrête, quand la température du capteur passe en dessous de 30°.
En début de la saison de chauffage, c’est à dire du 1° Octobre environ, jusqu’au 10 Novembre, un themomètre posé sur le radiateur peut indiquer jusqu’ à 50°, au moment où l’incidence des rayons du soleil est la meilleure. Puis, jusqu’au 15 Février cette température dépassera rarement 45°, par temps vraiment clair. A
partir de cette date et jusqu’ à la fin de la saison de chauffage, la température mesurée de cette façon, atteint de nouveau, les 50° et les dépasse même. On ne peut pas tenir la main sur le tuyau d’arrivée ou celui de départ, ce qui me fait dire qu’un radiateur offrant une plus grande surface de dispersion de calories serait plus adapté, en augmentant le delta T.
Cette installation pourtant modeste donne des résultats surprenants. J’en donne un exemple. Notre séjour fait 50 m2 environ, pour une hauteur de 2,5 m. Lorsque la température extérieure est de 12°, de façon à peu près constante, je fais une petite flambée dans un poêle à bois, le matin. Trois-quatre kilos de bois suffisent. S’il fait beau, j’arrête d’alimenter le poêle et le radiateur solaire prend le relais, vers 11 heures et fonctionne jusqu’à 17 heures, environ. La chaleur accumulée permet de passer la soirée, sans avoir besoin de rallumer le poêle. Ces petites économies s’additionnent au cours de l’hiver et doivent former un total intéressant.
J’essaie de trouver une sorte de calorimètre sous forme de tube évaporateur qui me permettrait d’avoir une idée plus précise des gains réalisés et donc des économies. Malheureusement, ce système est maintenant introuvable. Quoi qu’il en soit, les résultats sont tangibles et tous les gens qui viennent chez nous, en hiver, un jour de beau temps, sont stupéfaits de l’efficacité de mon installation. Je ne vais pas en rester là.
Je signale, pour mémoire, que j’ai également un chauffe-eau solaire totalement indépendant du radiateur solaire, ce qui m’a évité la mise en place d’un système de régulation très compliqué et coûteux.
photo des deux capteurs (4m2 au total) placés sur le toit et affectés à l'eau chaude sanitaire (ballon de 200 litres en série avec le cumulus électrique de 150 litres) et du capteur (auto-construction) affecté au radiateur et totalement indépendant du chauffe-eau.
Prolongements:
Je pense que l’Industrie pourrait proposer un système de ce genre basé sur un capteur de 2 m2, (aussi performant, sinon plus, que le mien de 3m2), un radiateur ayant une grande surface de dispersion (4 m2 ou plus, c’est à voir) et un coffret contenant le circulateur, le thermostat et le vase d’expansion à membrane. En
outre, c’est une solution qui permet de pallier l’absence de plancher chauffant. Un avantage de mon installation est qu’il n’y a pas d’échangeur. L’eau (additionnée d’antigel) passe directement du capteur dans le radiateur. Il y a donc très peu de perte. Ce modèle ne devrait pas coûter plus de 1.300 euros, pose comprise. On pourrait imaginer un système comportant deux capteurs de 2m2 irriguant deux radiateurs installés relativement près des capteurs, pour éviter au mieux, les pertes de calories. Pour l’été, deux solutions se présentent : ou bien on met un cache devant le capteur, on vide l’installation et on arrête le circulateur On peut aussi démonter le capteur et le ranger dans le garage, étant donné que les capteurs du commerce sont très légers. En tout cas, il est temps de mettre l’énergie solaire à l’ordre du jour, de toutes les façons possible. Mon système devrait intéresser les gens qui habitent en villa et qui ne se chauffent qu’avec l’électricité. En outre, c’est une solution plus rentable que ces poêles à pétrole qui sont chers à l’achat, puisent de l’oxygène dans l’appartement et produisent une chaleur à peine moins chère que celle qui est produite par un radiateur électrique; au mieux, une « économie » de trois centimes d’euros, par rapport au kWh. Un slogan écolo proclamait jadis :« Avec le solaire, éclipsons le nucléaire ». Ce n’est pas possible dans l’état actuel de la technique, mais on peut lui porter déjà un sacré coup.
Dernières nouvelles :
Voici une autre vue de l'installation: les utilisateurs de solaire sont heureux ! On voit le radiateur à l'intérieur et par la fenêtre, le sommet du capteur. J'ai l'intention de mettre 6 m2 de + de capteur pour tripler la puissance avec un ballon tampon de 150 litres. contact: Michel Evrard [email protected]
UN CHAUFFE EAU 3 ENERGIES SOLAIRE, BOIS , ELECTRIQUE Par Régis Onillon au May sur Evre à 10km au nord de Cholet
Présentations:
Les coûts d'une installation réalisée par un professionnel sont trop élevés ( aux alentours de 5000 euros cela n’est pas accessible à tout le monde) et tant que ce sera comme cela, les gens ne pourront pas faire ces investissements.
Mon but 1er est démontrer qu'avec un peu de temps, quelques idées, des connaissances en bricolage, et une passion des énergies renouvelables, on peut réaliser des choses intéressantes. C’est sans prétentions aucunes que j’ai réalisé une installation comprenant un chauffe-eau électrique modifié en échangeur ; un récupérateur dans la cheminée, un ensemble de quatre panneaux solaires , un circulateur et tout un ensemble de vannes et tuyaux.
Projet:
Pouvoir préchauffer l’eau avant qu ‘elle n’aille dans le chauffe-eau électrique ainsi le chauffe-eau électrique qui fonctionne 5 heures par jour en heure creuse devrait fonctionner nettement moins voir plus du tout l’été. Ce que j’espère, c’est préchauffer l’eau chaude sanitaire de novembre à mars avec la cheminée et avec les capteurs solaires le reste de l’année.
Parlons argent: Mon chauffe-eau électrique doit me coûter 300 euros annuel en consommation électrique, j’espère réduire cette consommation de 2/3 soit 200 euros d’économie annuelle. J’achète un nouveau chauffe-eau électrique de 2200 W à environ 160 euros, tuyaux, vannes et divers plomberie 180 euros, un circulateur 190 euros, 80 euros pour retaper les panneaux solaires, 60 euros pour le matériel électrique, soit au total 670 euros (4400 F). Les capteurs solaires m’ont été donnés par un gentil artisan de la région, ils ne sont pas neuf, ils ont une quinzaine d’années, mais avec un peu de rénovation ils feront parfaitement l’affaire. Si mes calculs sont bons, mon installation devrait être amortie sur 3-4 ans.
Schéma du système imaginé:
Schéma élec:
L'idéal aurait été d'avoir un comparateur de température, pour comparer la température entre le haut des panneaux solaires et le ballon solaire, comme je n'en ai pas trouvé j'ai mis une tempo qui ferme un contact lorsque la température des panneaux atteint un seuil préréglé sur le régulateur de température (que je change en fonction de la saison, 30° l'hiver 50° à l'inter saison et 70° l'été). Cette tempo peut être réglé de 5' à 15', cela n'a pas trop d'importance, le but est de ne pas mettre le circulateur en marche si la température des panneaux devient inférieure à la température du ballon, ce qui peût arriver au bout de quelques minutes de fonctionnement si le ballon est à 60° et que les panneaux montent à 61° parcequ'il y a un rayon de soleil, 3 minutes après il se peut que la température des panneaux passe à 59 ou moins, dans ce cas la circulation refroidirait le ballon au lieu de le chauffer. Matériel utilisé : -une temporisation Omron H3CR en mode D -un régulateur de température digital Chauvin arnoux statop 48-49 avec sonde coupe J tout type de tempo ou régulateur pourrait être utilisé.
Détails de l'installation:
1 - Modification du vieux chauffe eau électrique a - Démontage du chauffe eau, il était plein de calcaire environ 5 kg. b- Je me procure une plaque d’inox alimentaire de 14 cm de diamètre,cette tôle inox va servir à boucher l'orifice où il y avait à l'origine la résistance électrique. c- je fabrique un serpentin avec 10 m de tuyau 14-16, pour les coudes, je me suis fait prêter une plieuse par un ami plombier, je passe les deux extrémités du serpentin dans la plaque inox, je soude 2 raccords et brase le cuivre sur la plaque inox, le chauffe eau sera mis à l’horizontal au cas ou cela fonctionne en thermosiphon. La sortie eau chaude sera inversée par rapport à la position verticale.
Serpentin du chauffe eau électrique
Chauffe eau solaire-boisOn peut voir la plaque inox en haut à gauche de la photo
2 - Fabrication du serpentin pour capter les calories de la cheminée Je fabrique un serpentin de 12 m de tuyau spiralé glissé le long du tuyau inox d’évacuation des fumées.
Vue générale de la cheminée
Gros plan de la trappe avec le robinet de purge
Détails du serpentin Vue supérieure de la cheminée
3 - Rénovation des capteurs solaire Donnés par un gentil artisan de la région, ils ont une quinzaine d’années. Ils sont en alu, constitués de 2 gros tubes diamètre 35mm environ à l'horizontal (un en haut l'autre en bas). Les gros tubes sont reliés par des tubes de 1 cm de diam environ (10-12 par panneaux) ces petits tubes ou circule l'eau sont soudés à des plaques d'alu de 2mm d'épaisseur de 3-4 cm de largeur et qui font la longueur du panneau. Un bon nettoyage s’impose, enlèvement des anciens raccords métalliques (moi, je vais utiliser des gros tuyaux de plastiques, mieux je pense pour la dilatation des panneaux), un peu de ponçage sur les surfaces aluminium, trois bombes de peinture pour pot d’échappement, et deux plaques de poly carbonate alvéolé de 4 ou 5mm.
Panneau solaire à rénover
Plastique à changer et peinture à refaire. 4 panneaux de 1m2 devraient suffire pour un chauffe-eau de 200 L
Les 4 panneaux seront disposés en dessous la cheminée sur le rampant situé au sud-sud-est
- Plomberie circulateur Mes premiers essais en thermosiphon n’ont pas étés concluants, j’ai donc rajouté un circulateur commandé par une régulation
Jeu de vannes pour choisir le mode chauffe-eau électrique ou electrique + solaire 1ère vanne : arrivée d'eau froide 2ème vanne : arrivée d'eau pré-chauffée
Les 3 tuyaux en cuivre qui partent vers le bas : tuyaux pour capteur de la cheminée (il en manque un sur la photo) Vers le centre de la photo : vannes de sorties pour capteurs solaire Tuyau gris en haut à gauche : tuyau vers vase d'expansion jouant le rôle de soupape de sécurité pour le circuit primaire.
Conclusion:
Points faibles de mon système: Le serpentin du circuit primaire se trouve en plein milieu du chauffe-eau et ne réchauffe que la partie supérieure. L’idéal aurait été d’avoir le serpentin le plus bas possible dans le chauffe-eau.
Résultats: Le serpentin capteur dans la cheminée pourrait être plus long et ainsi apporter plus de calories. La cheminée préchauffe l’eau du chauffe-eau de 25 à 40°C en fonction du feu, soit de 15 à 30°C gagnés car l’eau du réseau de distribution arrive à 10°C. La consommation électrique du circulateur est dérisoire et doit représenter 10 euros l’année. C’est super, l’installation fonctionne à merveille, même sans soleil la température monte à 40°W, et jusqu'à 80°C quand il n’y a pas de nuage. Le système fonctionne en thermosiphon, mais les performances sont supérieures avec la pompe. J’ai commencé l’installation avec du Téflon en rouleau sur les filetages, j’ai tout recommencé avec de la filasse et de la pâte. Tous les tuyaux ont été isolés. Les brasures ont étés faîtes au brox pour le cuivre-cuivre, et avec la brasure spéciale pour l’inox-cuivre (l’idéal aurait été de braser à l’argent avec de l’enrobage pour inox). Merci ceux qui m’ont donné l’idée et les renseignements (internet) ainsi qu’à celui qui se reconnaîtra pour le chalumeau oxygène-acétylène et divers services rendus.
le résultat .....
Simplicité de la mise en oeuvre du capteur-stockeur solaire
La fabrication du capteur-stockeur ne demande aucune soudure et aucun branchement électrique. La simplicité est son principal atout.
3 étapes : captage, stockage et transfert,
1 seul élément, le capteur-stockeur.
Toutes les fonctions (captage, stockage et transfert) sont regroupées en un seul élément.
C'est une image animée, attendez la fin du chargement pour voir l'animation, ça aide à comprendre.
>>>>Le capteur-stockeur est constitué d'un coffrage isolant, d'une dalle de mortier de 8 cm d'épaisseur faisant office de stockage et d'un réseau de tube en polyéthylène réticulé de 16 mm de diamètre intérieur servant d'échangeur. Le tout est couvert d'un vitrage ou d'un polycarbonate afin d'obtenir une élévation de température par effet de serre.
Vue générale
Vue détaillée
Remarquez les deux cornières pour assurer l'étanchéité.
Attention également à laisser un jeu de dilatation entre le polycarbonate de surface et les vis de fixation.
Pour ma construction, je n'ai pas installé d'isolant transparent (polycarbonate en nid d'abeille ou aérogel de silice) mais j'ai utilisé du polycarbonate triples parois de 16 mm. La performance est moindre mais la douceur du climat breton permet cette économie.
Le raccordement du capteur-stockeur solaire sur une installation existante :
En été, dans les régions bien ensoleillées, l'apport solaire peut être suffisant pour fournir à lui seul l'eau chaude. Le chauffe-eau existant est alors hors-circuit.
Personnellement je ne commute pas en position "été" pour éviter la rechauffe complète du ballon lors de la reprise en position "hiver".
En hiver ou en mi-saison, le chauffe-eau existant complète l'apport solaire. Le thermostat du chauffe-eau électrique permet de régler la température de l'eau chaude.
Note concernant la tuyauterie :
1) pour éviter la surpression suite à l'élévation de température dans le capteur, un groupe de sécurité est nécessaire à l'arrivée d'eau froide. Il s'agit simplement d'un élément muni d'un clapet anti-retour et d'une sortie d'eau en cas de surpression d'eau (facile à trouver et abordable).
2) pour ceux qui connaissent des périodes de gel et qui n'ont pas mis l'isolant transparent (polycarbonate en nid d'abeille ou aérogel de silice), il y a lieu de prévoir un système de mise hors gel du capteur. Celui-ci peut consister à faire circuler de l'eau en boucle dans le capteur. J'ai fait ce type de boucle sur mon installation. Il s'agit d'un simple tube qui passe dans mon grenier proche de mon conduit d'évacuation des fumées. Je récupère ainsi des calories qui me permettent en cas d'alerte au gel de remonter la température de mon capteur. Une pompe commandée par thermostat active la circulation de l'eau. De plus, j'ai installé dans la dalle des "doigts" qui me servent de logement pour les deux sondes d'un thermomètre électronique. Je dispose ainsi d'une lecture directe de la température de la dalle. En hiver, selon le type de l'installation (avec ou sans isolant transparent) et selon sa localisation, le capteur-stockeur solaire sera plus ou moins exposé au risque de gel. A vous d'évaluer la situation, de choisir le type d'installation (avec ou sans isolant transparent), (avec ou sans boucle de mise hors gel). A savoir aussi, toute vidange du capteur-stockeur est impossible. Ceci est dû aux nombreuses boucles du tube PER dans la dalle.
Un travail à la portée d'un bricoleur
Le coffre isolant Il peut être constitué d'un coffrage en contre-plaqué marin dans lequel on place un isolant. Celui-ci doit être incompressible et résistant à des températures qui peuvent atteindre 90°C.
Nous conseillons l'utilisation de laine minérale (verre ou roche) employée couramment sous les chapes et résistant à cette température. L'épaisseur doit être de 4 cm sur les côtés et de 8 cm sur le fond.
La dalle Une dalle de 8 cm de mortier permet de stocker l'équivalent de 50 litres d'eau par m². Afin d'assurer un bon enrobage du tube, il est conseillé d'ajouter un fluidifiant utilisé fréquemment par les maçons. La dalle doit être peinte en noir ou teintée en noir dans la masse. Les pigments noirs et le fluidifiant sont des produits faciles à trouver chez les fournisseurs de matériaux.
Le tube Le prototype de 4 m² contient 120 m de tube polyéthylène réticulé (PER) de 16/20 posé en spirale et disposé en deux couches pour favoriser l'échange entre la dalle et l'eau qui va circuler à l'intérieur du tube. Le tube est posé sur un treillis métallique et doit être d'un seul tenant (pas de raccords noyés dans la dalle). Le PER se trouve chez tous les fournisseurs de matériel de chauffage.
La couverture transparente Elle est constituée d'une couche de 5 cm d'isolant transparent (polycarbonate en nid d'abeille ou aérogel de silice). Celui-ci est protégé par un vitrage ou un polycarbonate double paroi de
6 ou 10 mm d'épaisseur. Ce dernier peut se scier, il est plus isolant et plus léger que le verre. Le polycarbonate utilisé doit être traité contre les rayons U.V..
Polycarbonate triple paroi. L'ensemble est maintenu par une cornière alu. Pour ma construction, je n'ai pas installé d'isolant transparent (polycarbonate en nid d'abeille ou aérogel de silice) mais j'ai uniquement utilisé du polycarbonate triple paroi de 16 mm. La performance est moindre mais la douceur du climat breton permet cette économie. L'isolant transparent a un rôle essentiel pour limiter les pertes nocturnes et garantir le hors gel sous des climats moins cléments. Il est parfois difficile de s'en procurer (d'ici quelques temps je proposerai sur ce site une liste de fournisseurs pour ce matériaux).
Un peu d'imagination orientée au Sud...
Le format du capteur-stockeur est libre, il peut être carré ou rectangulaire. Afin d'assurer une production autonome d'eau chaude pendant environ 6 mois, nous conseillons d'installer 1 à 1,5 m2 par personne.
Le capteur doit être orienté au sud avec une tolérance d'environ 30 degrés vers l'est ou vers l'ouest. Son inclinaison doit se situer entre 30 et 45°; toutefois pour la qualité architecturale, il peut être envisagé d'intégrer le capteur-stockeur dans le mur de la maison. Dans cette configuration, le dimensionnement préconisé ci-dessus doit être majoré de 50%.
Pour une installation en toiture, il faut tenir compte du poids du capteur-stokeur (200kg/m² !). Dans ce cas, seul un mur épais et adapté peut supporter un tel poids comme vous pouvez le voir dans les images de mon capteur-stockeur. L'installation au sol est plus aisée. A chacun d'imaginer sa solution en tenant compte de l'architecture de la maison, de l'exposition et des longueurs des raccordements qui doivent être limités. Le choix de l'emplacement est une étape importante qui mérite qu'on prenne le temps de bien y réfléchir.
Attention aux ombres possibles surtout en hiver !
Les résultats...
Un suivi précis pour évaluer les apports du capteur-stockeur solaire Pour évaluer les performances, j'ai mis en place, depuis 1997, un suivi mensuel de ma consommation électrique pour la production d'eau chaude grâce à un petit compteur branché en parallèle sur la résistance électrique du chauffe-eau. Le capteur-stockeur fait baisser sensiblement les consommations du chauffe-eau électrique puisqu'il "préchauffe" l'eau qui entre dans le ballon d'eau chaude. (voir le principe)
Pour bien comprendre le procédé, il faut savoir comment fonctionne un chauffe-eau électrique. Une résistance chauffe l'eau jusqu'à une température pré-réglée. Un fois cette température atteinte, le thermostat déconnecte la résistance. Ainsi selon la quantité d'eau que vous prélevez, votre chauffe-eau électrique consomme plus ou moins d'électricité. De même selon la différence de température entre l'eau froide à chauffer et l'eau chaude à fournir, le travail de la résistance électrique est plus ou moins important. L'intérêt du couplage entre le capteur-stockeur solaire et le chauffe-eau électrique réside dans le fait que le premier augmente la température de l'eau qui entre dans le chauffe-eau électrique. Ainsi le travail de la résistance électrique est amoindri voire totalement annulé par le "préchauffage" solaire.
Le suivi de la consommation avant connexion du capteur-stockeur fait apparaître une variation saisonnière importante. Cette variation n'est pas due à un changement des usages mais au simple fait que la température fournie par le réseau est plus froide en hiver (entre 2° et 5°) qu'en été (jusqu'à 12°) en été. Même en hiver le capteur-stockeur peut apporter un économie importante par la simple élévation de température de l'eau du réseau.
A noter aussi : vos habitudes de consommation ont une influence sur les économies réalisables. Si vous vous douchez le soir, vous injectez l'eau du capteur-stockeur vers le chauffe-eau électrique. Elle est à son maximum grâce au soleil de la journée. Si vous vous douchez le matin, le capteur-stockeur aura perdu une partie non négligeable de la chaleur de la journée précédente et c'est donc de l'eau moins chaude que vous injecterez dans le chauffe-eau électrique. Vos performances dépendent donc de vos rythmes de vie.
Consommations annuelles (avril à mars) :
Kwh consommés en 97 - 98 (pas de chauffe-eau solaire) : 2 573 Kwh Kwh consommés en 98 - 99 (pas de chauffe-eau solaire) : 2 621 Kwh
Kwh consommés en 99 - 00 (avec chauffe-eau solaire) : 1 418 Kwh
46% = apport du capteur-stockeur solaire
54% = apport de l'appoint électrique Ce qui signifie 46% d'économie
Pour une installation ailleurs, on peut largement espérer mieux. Le climat du Centre-Bretagne est des moins ensoleillés de France. Consulter la carte d'ensoleillement pour
estimer votre potentiel. Je pense que ce système peut faire réaliser jusqu'à 60% d'économies dans de bonnes conditions.
Nombre d'heures de soleil par an selon les zones
D'après des données moyennes relevées entre 1946 et 1960.
zone A : moins de 1750 h/an
zone B : 1750 à 2000 h/an
zone C : 2000 à 2225 h/an
zone D : 2225 à 2250 h/an
zone E : 2550 à 2750 h/an
zone F : plus de 2750 h/an
Cette carte donne des indications générales. Il y a bien sûr des
variantions importantes à l'intérieur des zones comme par exemple certaines zones de montagne ou des secteurs
littoraux souvent nettement plus ensoleillés que les terres intérieures .
Mille excuses pour ceux qui habitent ailleurs, je n'ai pas d'autres données.
à suivre... dans quelques mois avec de nouveaux résultats.
La construction de mon capteur-stockeur solaire étape par étape
Le contexte J'habite une maison assez ordinaire en Bretagne. Le toit de la partie annexe à l'habitation était à refaire. Ce fut l'occasion de lancer deux chantiers, la rénovation de la toiture et la construction du capteur-stockeur solaire intégré.
C'est la maison avant le démarrage des travaux.
Remarquez l'orientation favorable de la toiture, pente proche de 45° et orientée au Sud.
La construction du support du capteur-stockeur
Notez bien que la pose en toiture n'est pas la solution
optimale d'un point vue travaux pour ce type de
capteur (voir les dimensions).
Pour porter le capteur-stockeur, une charpente ne peut convenir à cause du poids de l'ouvrage (voir les dimensions). J'ai donc monté trois triangles en béton coffré et armé assis sur le mur du bâtiment et sur des murets de séparation à l'intérieur du bâtiment. Ces triangles servent de support au capteur lui-même. =>
<= le coulage du béton dans le coffrage du triangle
En plus du "talon" de butée en bas du triangle, les tiges filetées vont permettre l'ancrage du capteur-
stockeur.
Les trois supports béton sont maintenant prêts à recevoir le coffrage du capteur-stockeur. Au deux tiers de la hauteur il y a une poutrelle horizontale qui relie les trois triangles entre eux.
C'est ce coffrage qui repose sur les trois triangles. La laine de roche est disposée à l'intérieur.
Le tube PER est fixé sur le treillis à béton en un seul morceau sans raccord et en deux couches, une dessus et une dessous. Notez bien la façon de faire, c'est pas simple ! Les fixations sont en fil électrique. Cet ensemble est destiné à être totalement noyé dans la dalle de béton.
Un détail : pour limiter les pertes nocturnes, on fait sortir l'eau chaude par la boucle du dessous. Il vaut mieux le noter avant de couler le mortier.
La laine de roche est dans le coffrage, recouverte d'un film PVC pour ne pas l'humidifier pendant le coulage du béton. Le coffrage amovible est une poutre qui est déplacée au fur et à mesure de l'avancement du séchage de la dalle. En effet la dalle est coulée à 45° par étapes successives. Un coulage à plat et une inclinaison après séchage sont exclus à cause du poids qui rend impossible tout déplacement de l'ouvrage.
La couverture transparente ne doit pas reposer directement sur la dalle, un écart de 1 cm est souhaitable. Pour respecter cet écart, il faut disposer régulièrement des petites calles qui seront fixées au polycarbonate. J'ai utilisé pour cela les calles en forme de petits tubes avec un disque au milieu qui servent à maintenir les étagères dans les placards préfabriqués. On les trouve en magasin de bricolage. J'ai introduit une partie dans le polycarbonate jusqu'à venir en butée sur le disque et l'autre partie sert à maintenir l'écart. Sur la photo de bas de page on aperçoit les cales disposées régulièrement sous le polycarbonate.
Pour l'étanchéité, j'ai utilisé ce type de papier goudronné recouvert d'aluminium. Il peut remplacer des cornières et présente l'avantage d'être maléable et adhésif. Il se trouve assez facilement en magasin de bricolage.
C'est une vue du montage définitif.
L'étanchéité fait partie des difficultés qu'il ne faut pas négliger. Les pluies d'hiver poussées par le vent ont tendance à s'infiltrer dans la moindre ouverture.
* * * * * * * * * * * * * * un peu plus tard * * * * * * * * * * * * *
Après les travaux...
