Dernière modification le 07/03/2019
Difficulté
Moyen
Durée
1 mois
Coût
0 EUR (€)
Description
Un système hydraulique global pour optimiser la consommation d'énergie : stockage d'eau en hauteur, chauffage de l'eau sanitaire, récupération des eaux de pluie.
Matériaux
Tubes en PVC de différents diamètres, coudes, jonctions Réservoirs Panneau thermosolaire Pompes à eau Capteur de niveau d'eau Capteur de pression Vannes
Outils
Perceuse, forets
Scie ou disqueuse
Equipements de protection individuelle
Étape 1 - Récupération des eaux de pluie
Contexte :
L'eau de pluie est de l'eau douce, que l'on peut quasiment boire (selon les régions et les pollutions). Il est intéressant de récupérer les eaux de pluie pour différents usages domestiques : sanitaires (douche, toilettes), arrosage du jardin, … filtrée, elle peut également devenir potable.
Matériaux :
Tuyaux en PVC de différents diamètres, coudes, jonctions, T
Récipient de 50L
Balle de ping pong
Outils :
Perceuse, forets
Scie ou disqueuse
Equipements de protection individuelle
Tuto :
Tous les toits sont équipés de gouttières, qui permettent de collecter l'eau de pluie, et de la diriger vers un réservoir (1) où elle sera stockée.
Le problème est que les premiers litres d'eau de pluie lavent les toits de la poussière, les feuilles et la saleté déposées. L'astuce simple et efficace est de séparer ces premiers litres sales des suivants limpides.
Cette technique permet de ne pas obstruer les tuyauteries du réseau de plus faible diamètre ainsi que les filtres pour l'eau potable, avec les feuilles, particules et saletés.
Le tuyau qui mène les eaux de pluie au réservoir (1) arrive horizontalement et se sépare en T :
- Tout d'abord, l'eau va préférentiellement passer dans le tube vertical d'environ 50cm de long, qui conduit à un récipient (2) d'environ 50L (à adapter en fonction de la surface du toit). Ce tube est percé d'orifices, laissant sortir l'eau dans le récipient (2). A l'intérieur de ce tube se trouve une balle qui flotte et monte à mesure que le niveau d'eau dans le récipient (2) augmente. La balle monte jusqu'à ce qu'elle arrive au dessus des orifices. Le tube vertical est alors bouché, et l'eau va ainsi circuler dans le tube horizontal du T.
- Ce tube horizontal va conduire les eaux suivantes, propres, directement dans le réservoir (1) d'eau destinée à la consommation, également d'eau potable.
Les premiers 50L d'eau qui ont lavé le toit, récupérés dans le récipient (2) peuvent être utilisés pour l'arrosage du jardin.
Étape 2 - Stockage d'eau en hauteur
Le stockage d'eau en hauteur a plusieurs avantages. Il permet de maintenir une certaine pression à la sortie des robinets et douches, lorsque le réseau du lieu n'est pas relié au réseau urbain. Il permet aussi de stocker l'énergie solaire ou éolienne, intermittente.
Le stockage d'eau en hauteur a plusieurs avantages et permet notamment de maintenir une certaine pression à la sortie des robinets, douches, lorsque le réseau du lieu n'est pas relié au réseau urbain (pas du tout relié ou pas en permanence), mais aussi de stocker l'énergie solaire ou éolienne (sur le principe d'une STEP).
Par exemple, il arrive que le réseau urbain soit fragile, et que l'eau soit acheminée quartier après quartier. Chaque habitation doit stocker de l'eau pendant la période où elle est alimentée par le réseau urbain, pour pouvoir ensuite utiliser de l'eau tout au long de la journée. Il est préférable de stocker cette eau en hauteur afin de maintenir la pression dans les tuyauteries.
Si l'habitat n’est pas relié au réseau urbain, l'eau peut provenir d'un puits ou de la récupération des eaux de pluie. Dans les deux cas, il convient de stocker l'eau en hauteur comme dans un château d'eau. Une pompe fonctionnant grâce à l'énergie solaire ou éolienne pourra être utilisée, mise en marche de manière irrégulière, lors des pics de production d'électricité (vent ou soleil), afin d'accumuler l'eau en altitude. Stocker l'eau en hauteur permet également de stocker l'énergie solaire ou éolienne sous forme d'énergie potentielle, pour l'utiliser plus tard. C'est une forme de stockage d'énergie qui permet d'éviter l'utilisation de batteries.
Étape 3 - Fonctionnement du système global
Contexte :
Ce système hydraulique est efficace et permet d'optimiser la production et la consommation d'énergie.
Matériaux :
Tubes en PVC de différents diamètres, coudes, jonctions
Réservoirs
Panneau thermosolaire
Pompes à eau
Capteur de niveau d'eau
Capteur de pression
Vannes
Outils :
Perceuse, forets
Scie ou disqueuse
Equipements de protection individuelle
Tuto :
L’eau du puits (3) est pompée par une pompe (6) qui fonctionne grâce à l'énergie solaire et n'est actionnée que lorsque les panneaux solaires produisent effectivement de l'énergie. L'eau est stockée dans le réservoir (1).
Les eaux de pluie sont collectées sur les toits par les gouttières, les premières eaux qui lavent les toits, chargées de feuilles et de saleté remplissent le récipient (2). Les suivantes limpides sont stockées dans le réservoir (1).
Une pompe (7), également mise en marche lorsque les panneaux solaires produisent de l'électricité, permet de monter l'eau du réservoir (1) vers le réservoir (4), placé au sommet d'une tour. Ainsi, en stockant l'eau en hauteur, on transforme l'énergie solaire en énergie potentielle de pesanteur, disponible à tout moment.
Le réservoir (4) est équipé d'un capteur de niveau, déclenchant l'arrêt de la pompe (7) lorsque le réservoir (4) est plein. Pour des raisons de sécurité, une valve au sommet du réservoir permet d'évacuer le trop-plein d'eau vers le réservoir (1).
Un capteur de pression (10) permet de savoir si le réservoir (4) est en cours de remplissage ou non.
Un tuyau au bas du réservoir (4) permet d'alimenter les différents bâtiments et yourtes en eau froide. Le tuyau vertical (11) permet une entrée d'air dans le réservoir (4) lorsqu'un robinet est ouvert sur le réseau.
Lorsque le réservoir (4) est plein, c'est le réservoir du panneau thermosolaire (5) qui est rempli à l'aide de la pompe (7). Le panneau thermosolaire (5) fonctionne de la manière suivante : l'eau froide, plus dense que l’eau chaude, descend dans les tuyaux où elle est exposée au rayonnement solaire et se réchauffe. L'eau chaude, moins dense que l'eau froide, remonte dans la citerne.
Une sortie permet d'alimenter les habitations en eau chaude. Le tuyau vertical (12) permet une entrée d'air dans le réservoir (5) lorsqu'un robinet est ouvert sur le réseau. Tous les tuyaux acheminant de l'eau chaude sont enveloppés de matière isolante, d'une lame d'air puis d'une vitre de verre ou de plastique. Ainsi, il n'y a pas de pertes de chaleur durant le transport de l'eau chaude à travers la propriété.
Étape 4 - Eau chaude sanitaire
Il est possible de combiner différentes sources d'eau chaude sanitaire :
- Chauffage solaire à l'aide de panneaux thermosolaires
- Chauffage au bois, par récupération de la chaleur d'un poêle ou d'une cheminée
Selon le moment de la journée, si le soleil chauffe, ou si le poêle est en marche, une simple vanne permet de choisir la provenance de l'eau chaude.
- Chauffage solaire à l'aide de panneaux thermosolaires
Le panneau thermosolaire (5) fonctionne de la manière suivante : l'eau froide, plus dense que l’eau chaude, descend dans les tuyaux où elle est exposée au rayonnement solaire et se réchauffe. L'eau chaude, moins dense que l'eau froide, remonte dans la citerne.
Une sortie permet d'alimenter les habitations en eau chaude. Le tuyau vertical (12) permet une entrée d'air dans le réservoir (5) lorsqu'un robinet est ouvert sur le réseau. Tous les tuyaux acheminant de l'eau chaude sont enveloppés de matière isolante, d'une lame d'air puis d'une vitre de verre ou de plastique. Ainsi, il n'y a pas de pertes de chaleur durant le transport de l'eau chaude à travers la propriété.
- Chauffage au bois, par récupération de la chaleur d'un poêle ou d'une cheminée
Installer un ballon d'eau chaude de façon à ce qu'il soit traversé par le conduit d'évacuation des fumées du poêle ou de la cheminée. Ainsi, quand les fumées brûlantes s'échappent, un transfert de chaleur de l'air chaud vers l'eau du ballon s'effectue à travers la paroi en métal, fortement conductrice de chaleur.
L'arrivée d'eau froide se fait en bas du ballon, la sortie d'eau chaude en eau, puisque comme l'eau chaude est moins dense que l'eau froide, elle a tendance à monter.
Au moyen d'une vanne, on choisit quelle source d'eau chaude utiliser.
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