Fiche de savoir 08 «Construction d un panneau solaire thermique»

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1 Fiche de savoir 08 «Construction d un panneau solaire thermique» Cela faisait longtemps qu on n avait pas mis une petite fiche de savoir C est maintenant chose faite! Aujourd hui, voyons comment réaliser un panneau solaire thermique de manière assez simple, qui plus est en utilisant le plus possible d éléments de récupération. Vous vous souvenez du wwoof chez Colette à Kénora, Ontario? C est là que nous avons réalisé notre panneau. Pour Colette, le but était d avoir une solution d appoint à sa chaudière à bois pour en diminuer sa consommation. Petit rappel : le panneau solaire photovoltaïque sert à produire de l électricité avec le rayonnement solaire, le panneau thermique lui se sert uniquement de la chaleur induite par ces rayonnements pour chauffer un liquide). Colette avait l idée de réaliser un panneau solaire thermique depuis longtemps, ne lui manquait que le temps de s y mettre (ce qui semble être le cas chez beaucoup de gens pour beaucoup de projets, à commencer par nous. ). Contrairement au panneau solaire photovoltaïque (qui n a rien à voir dans sa conception avec le panneau thermique, beaucoup de gens les confondent), réaliser un panneau thermique est simple : globalement, c est une boîte bien isolée dans laquelle circule un tuyau rempli d un liquide que l on veut chauffer. A partir de là, plusieurs solutions sont possibles Du plus simple au plus compliqué. Je vais vous expliquer ce que nous avons fait et terminerai par les améliorations qui sont possibles. Je ne donnerai volontairement pas de dimensions précises, tout au plus des ordres de grandeur, et ce pour 2 raisons : Si vous le faites dans le même esprit que nous, le maître mot c est : RECUP. Du coup vous ne serez pas maître de ce que vous aurez. On a travaillé en «pouces et pieds» (Canada oblige) et c est franchement galère pour des habitués du système métrique. On s y fait au bout d un moment, mais je vous épargnerai ça. 1. La construction de la boîte Normalement, un dimensionnement de la surface du panneau s impose : il faut prendre en compte le nombre de personnes dans la maison qui utilisent de l eau chaude, ainsi que le taux d ensoleillement moyen de la région. A partir de là, on peut choisir la surface du panneau (vous trouverez ici une piste pour le faire). C est l idéal Maintenant, si comme

2 nous vous devez faire avec «le tout-venant», le problème se pose différemment. L élément dimensionnant dans ce cas est le châssis vitré que vous arriverez à récupérer Pour nous, c était une grosse baie d approximativement 2m20 x 1m50. A partir de là, vous avez vos dimensions externes. Pour le cadre, j ai utilisé des chutes de planches (approx. 15cm x 4cm). Ensuite, le fond du cadre se fait sans problème avec un contreplaqué un peu costaud, minimum 10mm d épaisseur. J ai choisi de renforcer la boîte ainsi obtenue avec des renforts horizontaux et verticaux, afin de répartir le poids du système de tuyaux. Choisissez l épaisseur des renforts égale à celle de l isolation que vous mettrez : vous n aurez ainsi qu à remplir les espaces entre les renforts avec l isolation et vous servir des renforts pour clouer ou visser le double-fond de la boîte. Vérifiez bien à la fin de cette étape que votre châssis vitré s appose correctement sur la face ouverte de la boîte, en laissant un minimum d ouverture. Un léger emmanchement forcé est idéal, comme ça les pertes aux joints seront minimes! 1. L isolation de la boîte. Le but ici est de limiter au maximum la déperdition de chaleur emmagasinée. Pour cela, on isole toutes les faces de la boîte hormis bien sûr la face vitrée. Encore une fois, on a récupéré des chutes de construction en local : de la laine de roche, qui tient une température importante. Il ne faut pas oublier qu en fonctionnement, la température à l intérieur du panneau atteint facilement les 150 C. il faut PROSCRIRE les isolants qui ne tiennent pas la température, à moins que vous cherchiez à obtenir un beau feu de joie lorsque vous testerez votre bébé par un beau jour de soleil

3 Le fond de la boîte est simple à isoler : tapissez-le de votre isolant (comme dit plus haut, entre les renforts) puis fixez le double-fond pour avoir la première face isolée. Pour les côtés, fabriquez-vous des cales de l épaisseur d isolation voulue que vous fixerez à l intérieur des planches du cadre. Il ne vous reste qu à découper dans des chutes de contreplaqué (ou autre) 4 bandes (1 par côté) que vous viendrez apposer et fixer sur les cales. Vous avez ainsi créé un deuxième cadre à l intérieur du premier, plus petit de l épaisseur des cales. Bourrez l espace entre les 2 cadres avec votre isolant. La boîte est à présent parfaitement isolée! A noter : faites attention à prendre en compte le châssis vitré lors du dimensionnement des hauteurs des cales Si, comme moi, votre châssis comporte un renfoncement qui rentre A L INTERIEUR de la boîte, vos cales et bandes de contreplaqué doivent en tenir compte et être plus petites sans quoi vous ne pourrez pas fixer votre châssis vitré sur la boîte! Pour renforcer l isolation, j ai rajouté un tapis isolant utilisé lorsque l on réalise un plancher chauffant. C est tout bonnement du papier à bulles avec une face argentée, censée retenir la chaleur. Encore une fois c est une chute réutilisée!

4 Dernière étape : les plaques métalliques. Le top du top, pour tout ce qui est métal dans cette construction c est le cuivre. Voici un ordre d idée des rapports entre les différentes conductivités thermiques (c est ce qui nous intéresse : la conduction de la chaleur) pour différents métaux (plus le chiffre est grand, meilleure est la conductivité): Matériau Conductivité en W m -1 K - Argent Cuivre 348 à 390 Or 320 Aluminium 200 à 236 Platine 70 Fer 56 Acier 60 Acier doux 52 Sauf que trouver du cuivre gratuit, en récupération, commence à être très difficile. La raréfaction de ce matériau a entraîné une augmentation du cours, de plus en plus de gens passent leur temps à en chercher pour le revendre en gros, voire à le voler. Pour mes plaques, n ayant pas eu de cuivre, j ai utilisé ce que j avais sous la main : des grandes plaques (2 mm d épaisseur) en acier galvanisé. Après décapage, je les ai peintes en noir (meilleure rétention de la chaleur). Il ne reste qu à les fixer sur le double-fond précédemment mis, l idéal étant d avoir le plus de surface couverte par les plaques à l intérieur du panneau.

5 1. Le système de tuyau. Bon! On a une boîte bien isolée et prête à recevoir nos tuyaux. Là, j ai eu plus de chance! Un voisin nous a donné ses vieux radiateurs, qu il a fallu désosser pour récupérer les tuyaux de cuivre. Et là bonne surprise, tous les tuyaux possédaient des ailettes métalliques pour aider la diffusion de la chaleur, décuplant ainsi la conductivité thermique du cuivre. Pour nous ça fonctionnera dans l autre sens, les ailettes aideront à mieux capter la chaleur. Il vous faut savoir que votre panneau, dans sa version la plus simple, fonctionnera avec un principe appelé «thermosiphon». On utilise la propriété de l eau (et de beaucoup de liquides ou de gaz) à s élever dans son milieu lorsqu elle se réchauffe. Du coup, la circulation à l intérieur des tuyaux du panneau se fera toute seule, en fonction de la chaleur! Cela implique que l entrée d eau froide doit être au point bas du panneau et la sortie d eau chaude au point haut. Ainsi l eau en se chauffant montera progressivement vers la sortie du panneau. La dépression ainsi créée attirera l eau froide à l entrée du circuit qui se réchauffera, et ainsi de suite A noter : s assurer que vous êtes en circuit complètement fermé et sans air. Si une bulle d air est coincée, cela ne fonctionnera pas. Une astuce pour amorcer le système consiste à utilise une pompe (manuelle ou électrique) pour être sûr qu on ne tourne qu avec de l eau. Récup oblige, je n ai pas choisi le diamètre des tuyaux, mais j ai eu de la chance car c était à peu près ce que je souhaitais : environ 15mm. Voici un schéma rapide du réseau de tuyau que j ai choisi :

6 Après, c est une question de plomberie! Il vous faut des raccords droits, des T, et de quoi souder. Vous devez également bien faire attention au passage que vous percerez pour votre entrée et votre sortie d eau. Il sera peut-être nécessaire de calfeutrer les trous pour éviter de faire un pont thermique dans votre belle isolation. Enfin il ne vous reste qu à fixer le système de tuyau sur les plaques, avec des attaches métalliques standard. Arrangez-vous pour visser dans les renforts horizontaux et verticaux de la boîte. La solidité de l ensemble n en sera que meilleure!

7 Et voilà! A vous de choisir maintenant comment vous l orienterez face au soleil (manuel, ou tracker électrique, on en reparlera bientôt). Quelques améliorations possibles auxquelles j ai pensé : Vase d expansion : pour parer à l hiver et aux gelées Sans ça, la tuyauterie du panneau risque d exploser! Fluide caloporteur : grosse modification qui viserait à utiliser un fluide caloporteur à meilleur rendement que l eau pour chauffer ensuite l eau à l aide d un échangeur thermique. Utiliser du métal de récupération même pour le cadre : permet de réduire les dimensions du cadre Si vous pensez à autre chose, n hésitez pas! Et voilà c est fini! Pas trop compliqué hein? Je sais que certains d entre vous pourront s étonner sur le manque de «crédit écologique» de certains matériaux utilisés dans cette construction. Pour compléter cet article, sachez que nous n avons acheté que les raccords cuivre pour la tuyauterie Tout le reste est de la récupération! C est là-dessus que nous avons voulu mettre l accent. Pour ma part, je pense que la réponse à la question suivante est compliquée : Mieux vaut acheter neuf mais écologique ou utiliser des matériaux de récupération (qui auraient dans la plupart des cas été perdus) peu ou pas écologique? Dans notre cas, la récupération me paraît être la meilleure solution. Qu en pensez-vous?