Chauffe-eau solaire à partir de matériaux de récupération

Pourquoi l'énergie solaire ?

D'après les bases de données PVGIS-SARAH des modèles développés par le consortium CM SAF via leur outil pour notre position de 2005 à 2016, la moyenne de radiation mensuelle va de 215 kWh/m² (été) à 46 kWh/m² (hiver).

D'après ce calculateur pour chauffer 60 L d'eau de 0 °C (température de l'eau de source) à 60 °C (température moyenne de l'eau chaude) avec un chauffe-eau électrique, il faut 15.51 kWh. Sois dit que nous arrivions à capter suffisamment d'énergie provenant du soleil avec un rendement d'un tiers minimum, cette énergie serait suffisante pour chauffer notre eau même aux périodes les moins ensoleillées.
 

Comment capter cette énergie ?


Nous allons utiliser le principe de "corps noir" pour capter l'énergie de rayonnement solaire et la transformer en chaleur dans un espace exigu dans lequel nous passerons un tuyau rempli d'eau. Celui-ci sera ensuite chauffé par conduction.

Par soucis d'économie, nous utiliserons exclusivement du matériel de récupération lorsque possible, il s'agit donc d'être imaginatif et de donner une seconde vie à des objets qui seraient autrement jetés.

À vous de trouver ce qui convient réellement à votre installation ou d'acheter le matériel nécessaire. Si vous n'avez pas la possibilité de faire de la récupération, il existe d'autres tutoriels de chauffe-eau solaires utilisant le même principe pour un prix d'environ 200 €.
 

Cadre pour captation des rayons du soleil


Dans un premier temps, il faut créer un panneau avec le minimum de perte de chaleur. Dans notre cas, nous avons utilisé d'anciennes portes que nous avons assemblées à l'aide de tasseau (8x8cm) pour accueillir des fenêtres doubles vitrages que nous avons posées dessus.

Montage de photos et schéma du cadre que vous avons réalisé

Ces fenêtres nous garantissent de laisser passer les rayons du soleil tout en isolant un maximum de l'extérieur (vide du double vitrage + tampon d'isolant du cadre), il s'agit donc d'isoler le reste du cadre avec par exemple de la laine de bois pour minimiser les pertes d'énergie.

Ainsi, il ne nous reste qu'à installer le corps noir, pour nous, ce sera des tuiles d'ardoises vissées sur les portes afin de transformer les rayons en chaleur.

 

Fond du panneau solaire rempli d'ardoise

Notre cadre est prêt !
 

Conduction de la chaleur dans l'eau


À présent, il faut récuperer la chaleur qui se trouve à l'intérieur de notre cadre et l'utiliser pour chauffer l'eau. Dans notre cas, c'est directement l'eau que nous utiliserons qui va être chauffée.

Il nous faut donc installer le panneau entre notre source et notre sortie d'eau.

Nous avons placer un tuyau goutte à goutte de jardinage en rouleau, posé contre l'ardoise au fond de notre cadre et le plus plat possible.

Schéma du panneau avec le tuyau et photo

L'entrée se fera en bas du panneau et la sortie le plus haut possible afin d'utiliser le principe de thermosiphon pour ne pas avoir à user d'une pompe.
 

Mise en place


Il reste à raccorder votre panneau à votre installation d'eau !

Il est mieux d'éviter de positionner le panneau sur le toit de votre construction pour deux raisons : en cas de fuite, cela évite d'inonder votre bâti et il est plus simple d'intervenir ainsi que d'entretenir le panneau s'il est à hauteur d'homme. Vous pouvez le positionner au plus proche de l'endroit où l'eau sera utilisée pour éviter le surplus de perte lors du transport de l'eau vers la sortie.

Évitez également de positionner le panneau collé à une façade pour éviter le ruissellement de l'eau sur celui-ci, a moins que vous n'ayez installé une protection "goutte d'eau" ou "casquette".
Pour une bonne installation, il faut surtout prendre en compte la position de votre panneau, il sera évidemment exposé plein sud pour profiter d'un maximum des rayonnements du soleil. Il est également important de prendre en compte les reliefs dans vôtres paysage qui pourrait faire de l'ombre au panneau (arbres, bâtis, etc...) essayez de vous projeter pour ne pas avoir a changer le panneau de place plus tard.

Il faut ensuite définir une inclinaison idéale, donc faire le plus face au soleil possible à la saison ou l'ensoleillement est le moindre, soit en hiver quand le soleil est plutôt bas dans le ciel. Pour déterminer l'angle le plus optimal, vous pouvez vous aider du site présenté plus tôt : en effet, en fonction de latitude, le trajet du soleil n'est pas au même angle. L'intérêt ici, c'est de trouver l'angle qui vous garantira l'exposition la plus longue et direct en prenant en compte la hauteur du soleil dans le ciel en fonction de la saison.
 

Pour aller plus loin


Vous pouvez remplacer l'eau qui circule dans le système par un liquide caloporteur et créer un circuit fermé qui chauffera l'eau dans un ballon d'eau comme fait sur ce modèle ceci permet de chauffer une plus grande quantité d'eau, d'avoir une plus grande inertie et surtout de garder une eau "propre" (Appelée une eau sanitaire puisqu'elle ne passera pas par le tuyau dans le panneau.

Il est également possible de réaliser un chauffage en faisant passer vos tuyaux de liquide caloporteur dans les parois ou le sol de votre bâti. Le problème étant que le chauffage demande le plus d'énergie au moment de l'hiver et c'est également le moment où il y à le moins d'exposition... Il faudra donc une installation plus importante et des panneaux plus grand pour que ce soit réellement intéressant.

 

 

Photo par Ludivine

Publié dans Construction, Eau, Energie 17 Feb 2021