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*solaire, peindre le ballon en noir (utile pour un besoin plus important) | *solaire, peindre le ballon en noir (utile pour un besoin plus important) | ||
*solaire, utiliser le circuit de refroidissement d'un réfrigérateur (non utilisé car il faut géré un fluide polluant) | *solaire, utiliser le circuit de refroidissement d'un réfrigérateur (non utilisé car il faut géré un fluide polluant) | ||
− | *thermique, avec les fumées d'un feu (utile l'hiver, non utilisé car notre usage est pour l'été)</translate> | + | *thermique, avec les fumées d'un feu (utile l'hiver, non utilisé car notre usage est pour l'été) |
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+ | '''La cabine de douche''' | ||
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+ | * pas de cabine de douche ! | ||
+ | * cabine en bois | ||
+ | * cabine en bois avec isolation | ||
+ | * cabine avec des cuves en plastique</translate> | ||
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Tutorial de Low Tech Developer | Catégories : Eau, Énergie, Hygiène
Douche solaire constituée d'un corps de chauffe contenant 2 radiateurs, ainsi qu'une douche réalisée à partir de cuve en plastique.
Douche solaire constituée d'un corps de chauffe contenant 2 radiateurs, ainsi qu'une douche réalisée à partir de cuve en plastique.
douche, douche solaire, radiateur, chauffe eau
Qui n'a pas rêvé de se laver avec une douche solaire ? Le soleil représente une source abondante et facilement disponible d'énergie. En générale, chaque transformation d'énergie pour l'électricité présente un rendement faible :
- 20% pour le solaire (photons -> électricité)
- 30% pour l'éolien (mécanique -> électricité)
- 30% pour le nucléaire (thermique -> électricité)
Cherchons donc à minimiser les transformations d'énergie !
Dans cet optique, je me suis intéressé à la douche solaire, je voudrais partager avec vous le mode d'emploi pour réaliser un chauffe eau solaire, ainsi qu'une douche en extérieure. Le chauffe eau solaire présentée ici est réalisé à partir de deux radiateurs simple paroi de 1m² chacun, d'un cadre, d'un ballon de 80L avec échangeur et d'une douche.
Le chantier a duré 5 jours (1 pour le corps de chauffe et 4 pour la plomberie). La plomberie est décidément la partie la plus complexe de ce tutoriel !
Les étapes du projet :
Réfléchir
Fabriquer la douche solaire
Utilisation régulière
Pour le cadre du corps de chauffe
planche OSB, Poutre, planches, vis à bois, tasseaux
2 radiateurs simple paroi,
structure transparente pouvant être attachée au cadre (plexiglas, verre ou fenêtre)
matériaux réfléchissant et isolant (couverture de survie avec isolant ou cache vitre pour voiture), scotch alu
Eau et vinaigre pour nettoyer les radiateurs
Pour la cabine de douche
2 grandes cuves plastiques
Vis métal, Rivet, colle pour fixer les deux cuves
Planches, Vis à bois, colle à bois pour la porte
Robinet
Pour le circuit d'eau
Ballon avec échangeur de 80L
Tuyau d'arrosage, tuyau PER
bobine, réducteur, mamelon, vannes, thermomètre, raccord
Joint caoutchouc, graisse + filasse, serflex
Pour le cadre du corps de chauffe
Scie circulaire pour les découpes dans la longueur
Scie radiale pour les découpes dans la largeur
Visseuse, perceuse
serre-joint, mètre, équerre, crayon bois
Entonnoir
Pour la cabine de douche
Meuleuse avec disque métal (et plastique), Visseuse
Scie circulaire pour les découpes dans la longueur
Scie radiale pour les découpes dans la largeur
Papier à poncer
Pistolet à joint
Chalumeau, brosse métal
pince à rivet
Pour le circuit d'eau
Découpe tube
Clé à molette, pince multi-prise
Comment réchauffer l'eau ? Soit avec de l'électricité, et il s'agit d'un ballon électrique, soit avec une source de chaleur, et on utilisera un ballon avec échangeur.
Ballon électrique
Le ballon électrique est un réservoir d'eau avec un seul circuit d'eau. L'eau entre dans le ballon, est chauffé par une résistance électrique et ressort du ballon. Ce système est utilisable uniquement sur une période festival en extérieur (risque de gel en hiver).
Ballon avec échangeur
Le ballon avec échangeur avec un ballon avec deux circuits d'eau. Il permet de transférer la chaleur d’un fluide à un autre sans que ceux-ci ne se mélangent. Dans un ballon, il prend la forme d’un serpentin où le fluide circulant dedans vient réchauffer l’ECS (Eau Chaude Sanitaire) présente dans le ballon.
Dans le cas de notre douche solaire, voici les circuits d'eau :
circuit ouvert : réseau, eau froide -> douche, eau froide
circuit ouvert : réseau, eau froide-> ballon, échangeur -> douche, eau chaude
circuit fermé : chauffe eau solaire, eau chaude -> ballon, échangeur -> eau froide -> chauffe eau solaire, eau chaude
Avec ce système, le circuit récupérant l’énergie solaire dans le panneau est indépendant du circuit d’ECS. Ainsi l’eau de la douche ne passe pas dans le panneau. Comme les circuits sont indépendants, l'eau du circuit fermé peut être glycolé.
Fonctionnement en hiver ?
Lorsque l'eau gèle, elle se fige et gagne en volume, ce qui peut endommager le réseau. Afin de pallier à ce problème, il faut utiliser un fluide avec une température de solidification inférieure à la température extérieure.
Un exemple est l'eau glycolée, il s'agit d'une eau à laquelle on a ajouté un pourcentage de glycol (par exemple 20%) afin que cette eau ne puisse geler. L'eau glycolé ne peut pas être utilisé avec le ballon électrique, car il ne faut pas se doucher avec de l'eau glycolé. En revanche, il est possible d'avoir de l'eau glycolé dans le ballon avec échangeur (circuit fermé).
Seul le système avec de l'eau glycolé (et donc le ballon avec échangeur) peut être utilisé toute l’année à l’extérieur.
Raccordements et les différents types de tuyauterie
La Plomberie ! Un vaste chantier, et sûrement la plus grande difficulté de ce tutoriel. Afin de s'assurer de l'étanchéité du circuit, il convient de bien se renseigner. Vous trouverez dans les images ci contre des informations sur les raccordements possibles et les différents types de tuyauterie.
Les corps de chauffe
Pour réchauffer l'eau, tous les moyens sont bons ! L'essentiel étant de ne jamais dépasser les 80°C (afin d'éviter la formation de vapeur), et d'avoir une source suffisante d'énergie. Voici une liste d'idées :
La cabine de douche
Comment choisir la bonne tuyauterie et le bon ballon ? Comment identifier les raccordements ?
Le choix du ballon
Nous avons choisit de réaliser un ballon avec échangeur, afin d'utiliser l'énergie du soleil (d'où l'intérêt de ce tutoriel !). Ce ballon a été acheté d'occasion sur 'Le bon coin'. Il est également possible d'utiliser ce ballon l'hiver. Notre douche sera uniquement utilisée l'été, elle peut donc être en extérieur et non isolée. Il faudra donc purger le circuit l'hiver.
Le choix de la tuyauterie
Pour la tuyauterie, nous avons choisit
- des tuyaux de jardin et des tuyaux PER, le tuyau de jardin est flexible et peu cher, le tuyau PER est non flexible et peu cher.
- des embouts, des té, des bouchons en laiton, car moins cher
- pour les raccordements, si l'embout est plat, on utilise un joint en caoutchouc, sinon, on utilise de la filasse avec de la graisse. Si le joint en caoutchouc ne donne pas satisfaction, on utilise de la filasse avec de la graisse.
Le corps de chauffe
Notre besoin est de prendre 4 douches en extérieur durant l'été. Nous avons donc opté pour deux radiateurs simple parois en série.
- Poncer avec un outil rotatif les radiateurs pour enlever la rouille.
- Nettoyer l'intérieur des deux radiateurs avec du vinaigre et de l'eau chaude
- Peindre avec une bombe noir ou avec de la peinture noir mate antirouille
Fonctionnement
Le but du cadre est d'emprisonner l'air chaud. En effet, si tout se passe bien, la température au sein du cadre va grimper. L'intérêt du coffrage est de minimiser l'échange d'énergie entre le radiateur et l'extérieur. Le cadre doit donc être isolé et étanche.
Actions !
Nous avons réalisés un cadre de 2,1m par 1m ????
- Prendre une planche d'OSB, (ou lier deux planches d'OSB et les lier)
- Placer deux radiateurs sur l'OSB et prendre les mesures. Pour les dimensions du cadre, prévoir une distance de 10 cm entre les radiateurs et les poutres, ainsi qu'une distance de 15cm entre les deux radiateurs.
- Prendre des poutres, les couper à bonne dimension avec une scie à onglet. Les planches horizontales doivent prendre les sommets, afin d'éviter l'infiltration d'eau en cas de pluie.
- Couper la planche d'OSB avec une scie circulaire.
- Vissez les poutres à l'OSB
- Ajoutez une isolation par le fond avec des agrafes et du scotch aluminium
- Ajoutez et fixez éventuellement des planches de façon à faire tenir correctement la fenêtre
Pour l'isolation, nous avons choisit un isolant pour pare-brise de voiture. Nous les avons coupés au cutter, puis attaché avec du scotch aluminium. Le scotch aluminium est le meilleur scotch pour résister à l'humidité. le radiateur ne peut se poser directement sur l'isolant, car il y a un risque de condensation de l'humidité
Cadre du corps de chauffe
- Fixer des petits tasseaux sur l'isolant, les radiateurs se poseront sur l'isolant.
- Poser les radiateurs en les liant avec des raccords xxxxxxx
- Ajouter éventuellement des planches sur les bords, afin de pouvoir poser la fenêtre.
- Ajouter les tuyaux de jardin avec les éléments suivants :
Réducteur M20/27 M15/21 -> Raccord Tuyau M15/21
Autrement dit : un mamelon mâle laiton 20/27 mm et 15/21 mm, puis un raccord mâle 15/21 tuyau d'arrosage
Test d'étanchéité
Avant d'aller plus loin dans la fabrication, il faut réaliser un test d'étanchéité !
- Poser l'installation en extérieur, fermer toutes les entrées sauf une
- branchez l'installation sur le réseau afin de mettre le circuit sous pression pendant 2h. L'idée est de détecter les fuites rapides ou lentes.
- Si une fuite est présente, il faut refaire la filasse.
Fonctionnement générale
La douche doit être alimentée en eau froide et en eau chaude. Le réseau fournit un eau froide a une pression de 3 bar. Le circuit est composé de trois circuits d'eau.
circuit ouvert EFS : réseau, eau froide -> douche, eau froide
circuit ouvert ECS : réseau, eau froide -> ballon -> douche, eau chaude
circuit fermé thermosiphon : chauffe eau solaire, eau chaude -> ballon -> eau froide -> chauffe eau solaire, eau chaude
Le circuit d'eau fermé fonctionne par thermosiphon. L'eau se réchauffe avec le soleil, qui gagne légèrement en volume. Cet augmentation de volume va engendrer un courant, c'est le mécanisme du thermosiphon.
Il est possible d'ajouter une pompe hydraulique pour faire circuler l'eau.
Le branchement du ballon à échangeur
Lorsque l'on récupère le ballon, il possède plusieurs orifices. Lorsque l'on récupère le ballon, celui-ci possède quatre orifices. Comment attribuer les circuits d'eau sur le ballon ?
- un petit orifice à sa base de taille courte (le trou n'est pas profond, car il y a un coude)
- un petit orifice à sa base de taille longue
- un grand orifice à sa base
- un grand orifice en hauteur
Le circuit avec un diamètre supérieure est utilisé pour le circuit avec le débit le plus faible. En effet, nous disposons de deux circuits, l'un fonctionnant avec la pression du réseau (3 bar), l'autre fonctionnant par le mécanisme de thermosiphon. La pression engendrée par le mécanisme de thermosiphon est très faible, il faut donc lui donner toutes ses chances ! Et pour cela, le circuit fermé aura le droit d'avoir le plus grand des diamètres :)
Points importants
Le vase d'expansion permet de gérer la différence de volume, il se positionne à l’endroit le plus froid du système, car la différence de volume sera la plus faible.
La groupe de sécurité est conçue pour évacuer du fluide en cas de surpression. On installera un groupe de sécurité à un point froid pour chacun des circuits sortant du ballon.
On installera une vanne au point le plus bas, afin de pouvoir évacuer l'eau.
Il est possible d'augmenter la pression du circuit fermé en le branchant sur le réseau
Les trucs et astuces
- Faire un schéma du système et des éléments importants (douche, réseau, corps de chauffe, vase d'expansion, soupape de sécurité, thermomètre)
- Identifier les raccords de chaque système
- réfléchir aux pièces permettant de raccorder les éléments
Pour les raccordements, soit l'embout est plat, et je peux utiliser un joint en caoutchouc. Sinon j'utilise de la filasse avec de la graisse. Avec le joint en caoutchouc, je dois serrer jusqu'au bout.
Pour la filasse, je commence par étaler la graisse, puis j'enroule la filasse dans le sens du filetage. Idéalement, il faut mettre plus de filetage sur la fin. Avec ce procédé, je ne dois pas pouvoir serrer jusqu'au bout, car dans ce cas, le filetage n'est pas bon
Si le joint en caoutchouc ne donne pas satisfaction, on utilise de la filasse avec de la graisse, qui est plus robuste.
Si un raccord est présent, on peut l’enlever avec un chalumeau, sinon, on le remet avec une pâte à joint
Ici nous avons réalisés une douche à partir de deux grandes cuves plastique. Le cerclage métallique permet la rigidité de la structure sur le long terme.
- Couper le cerclage métallique à la meuleuse de façon à avoir une porte
- Couper la cuve de façon à avoir une porte, et de pouvoir être debout dans la douche
- Lier les deux cages métalliques avec des vis pour le métal
- Lier les deux cuves en plastique avec de la colle
- Maintenir les deux cuves en plastique avec des pinces.
- Percer à intervalle régulier à l'intérieur de la douche
- Poser des rivets
Comment réaliser le cadre, ainsi que la porte de la douche ?
Sous l'effet de l'humidité, le bois va naturellement se déformer et changer de couleur. Avoir du bois en extérieur, il est préférables d'utiliser l'une des options suivantes :
Dans notre cas, nous avons préférés utiliser la troisième technique.
Comment réaliser le cadre de la porte ?
Prendre 3 planches et les visser ensemble
colle, puis vis à bois
Comment réaliser la porte ?
Prendre des planches et les visser ensemble
Récupérer les chutes de la cuve plastique des cabine
Première image
Posée à plat et orientée, cette carte donne les positions de lever (à l'Est) et coucher (à l'Ouest) du soleil autour du 21 de chaque mois. Les positions extrêmes correspondant logiquement aux solstices d'été et d'hiver, la direction médiane aux équinoxes de printemps et d'automne.
Deuxième image
La carte indique l'inclinaison du soleil à midi pour chaque mois de l'année.
Angle minimum au solstice d'hiver (-+21 déc.)
Angle maximum au solstice d'été (+-21 juin).
Cet direction est calculée pour la France (latitude 50° Nord). L'angle doit être augmenté de 5° par 800 km lorsque l'on descend au Sud jusqu'à l'équateur (Soleil au plus haut) et soustrait de 5° par 800 km si l'on voyage vers le Nord.
Troisième image
Dans une journée, l'angle h reste le même. Ainsi l'inclinaison du corps de chauffe par rapport au sol peut rester le même dans la journée
Créer le support pour maintenir le radiateur avec 2 planches aux bonnes dimensions
Position du corps de chauffe
Évaluer la hauteur des arbres et des maisons avec le théorème de Pythagore
Orientation du panneau
orientation sud : on maximise la quantité d'énergie assimilée par le panneau
orientation est : on profite des premiers rayons de soleil
orientation sud-est : compromis entre les deux configurations
Inclinaison du panneau
Quel inclinaison choisir pour le corps de chauffe ? Un angle de 45° entre le sol et l'orientation du panneau est conseillé.
Fonctionnement du thermosiphon
https://fr.wikipedia.org/wiki/Thermosiphon
Eclowtech, animateur atelier de fabrication de douche solaire (corps de chauffe + cabine)
Savoir ou se lève et se couche le soleil
http://www.photos-depot.com/compas.htm
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