Riscaldamento solare, versione a lastre di ardesia

Low-tech Lab

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Chauffage_solaire_version_ardoise/it

Dernière modification le 08/06/2021

Difficulté

Medium Moyen

Durée

2 day(s) jour(s)

Coût

200 EUR (€)

Description

Riscaldamento solare ad ardesia, per ogni tipo di abitazione, da Guy Isabel.

Sommaire

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Introduction

L'ideazione di questo tipo di riscaldamento solare è stata fortemente influenzata dai progetti descritti da Guy Isabel nel suo libro Les capteurs solaires à air, edizioni Eyrolles.

Il sole trasmette l'energia alla terra mediante irraggiamento. All'equatore, questo fenomeno raggiunge la potenza di 1000 W/m², pari alla potenza di un piccolo riscaldatore elettrico.

L'energia solare è gratuita, intermittente e relativamente semplice da trasformare in modo efficace in calore (con un'efficienza superiore al 60%).

Questo sito, basandosi sulla stagione e sulla posizione geografica, permette di conoscere vari parametri quali la potenza massima per m² e l'angolazione del sole rispetto alla località in cui ci si trova.

Quest'altro consente di calcolare gli stessi valori quasi dappertutto nel mondo, tenendo conto della linea dell'orizzonte, dell'orientamento dei pannelli solari e di altri parametri. I valori predefiniti mostrati corrispondono all'energia fotovoltaica generata, ma è possibile vedere la radiazione in kwh/m2.

Il collettore ad aria

Si tratta, concretamente, di trasformare l'irraggiamento del Sole in calore grazie al cosiddetto corpo nero (per esempio l'asfalto bollente d'estate o ancora il cruscotto di un'auto parcheggiata in pieno sole).

Per le abitazioni, i sistemi più comuni basati su questo principio sono gli scaldacqua solari, spesso installati sulle pendenze dei tetti per fornire acqua calda per uso igienico in aggiunta ai sistemi tradizionali.

Meno conosciuto, il collettore ad aria permette di riscaldare l'aria di una stanza.

Questo tutorial illustra la realizzazione di un collettore ad aria di 2 m² strutturato per riscaldare l'aria di una stanza da 10 a 15 m² dai 5 ai 7 °C invernali in media, per la Francia. E' un supplemento al sistema di riscaldamento tradizionale, che permette significativi risparmi finanziari ed ecologici: il costo di circa 200€ è velocemente ammortizzato.

Principio:

D'inverno, il collettore aspira l'aria dell'abitazione dal basso, la scalda grazie al sole radente, poi la restituisce dall'uscita superiore, a una temperatura che può raggiungere i 70°C localmente (istantaneamente diluita nell'atmosfera ambiente).

D'estate, un portello esteriore permette di rigettare l'aria calda del collettore fuori, aspirando al contempo l'aria dell'abitazione, creando così una ventilazione naturale.

Una valvola collegata ad un attuatore termostatico permette la gestione dell'apertura della circolazione dell'aria in modo automatico e senza corrente elettrica, solo quando si raggiungono più di 25 ° C nel sensore.

In questo rapporto troverete un'analisi sull'uso di questo tipo di riscaldamento solare, così come di altre 11 low-tech sperimentate nel progetto "En quête d'un Habitat Durable".

Youtube

Matériaux

Il tutorial qui presentato richiede complessivamente 2,09 m x 1,09 m

Collettore:

• Trave in legno di abete di Douglas (qui la sezione finale misura 95x45 mm)
  • 2 da 2,10 m
  • 2 da 1,10 m
• 15 m di listelli in legno di abete di Douglas (20x53 mm)
• Piastra rigida (qui in legno compensato filmato, 10 mm)
• Isolante rigido (qui piastre Steico, 22 mm)
• Bomboletta di sika
• Bomboletta di silicone
• Colla SGS per incollatura della parte esterna del legno
• Colla per legno
• Chiodi
• Viti per legno, da 30 a 150 mm
• Guarnizioni di tenuta Compriband
• Olio di lino
• Vernice per legno
• 15 m di listelli in legno di abete di Douglas (30 x 16 mm)
• Nastro adesivo in alluminio
• Vetro temperato o piastra in policarbonato (1x2 m)
• Griglia in lamiera stirata
• 4 viti a doppio filetto (esempio)
• Gocciolatoio in alluminio 1x0,1 m (esempio)
• Nastro biadesivo
• Isolante sottile (qui isolante di parquet)
• 30-35 pezzi di ardesia 32x22 cm, spessore 3,5 mm
• 8 staffe angolari rinforzate, larghe minimo 40 mm
• 1 tubo del diametro di 100 mm, della lunghezza della parete, in PVC/alluminio/inox per l'entrata in basso

Sistema valvola:

• 1 cilindro termostatico Vernet EL 0769
• Tubo di ottone di 10 cm, diametro 4 mm
• 1 molla di compressione di 70 mm di lunghezza
• 1 rondella
• 1 piccola vite
• 2 rivetti
• 5 cm di filo di rame, diametro 2 mm
• 1 connettore di fili elettrici, diametro 4 mm
• Materiale idraulico/gas:
  • 10 cm di tubo filettato in ottone 15/21
  • 2 bulloni filettati in ottone 15/21
  • 1 bullone passante in ottone 15/21
  • 1 guaina in rame, diametro 12 mm
  • 1 guaina in rame, diametro 14 mm
  • 1 nipples idraulico in ottone 15/21
• 1 valvola di ventilazione, qui del diametro di 100mm
• 1 cricchetto a sfera
• 1 tubo di alluminio o inox lungo quanto la parete del muro dell'abitazione, diametro della valvola

Facoltativo:

• Parapioggia
• Nastro adesivo sigillante

Outils

• Sega per legno
• Avvitatore/Trapano e trivella legno/metallo
• Spillatrice da parete
• Pennelli
• Martello
• Taglierino
• Smerigliatrice e dischi diamantati/metallizzati

Chauffage_solaire_version_ardoise_5_ForumClimat_ChauffageSolaire_VF.pdf

Chauffage_solaire_version_ardoise_Retours_d_exp_rimentation-_Jerome_Sacha_Philippe_-_Liste_mat_riel.xlsx

Chauffage_solaire_version_ardoise_Retours_d_exp_rimentations_-_Jerome_Sacha_Philippe_-_Fabriquer_un_capteur_solaire_version_ardoise.pdf

Étape 1 - Scarica i disegni CAD

I progetti dettagliati e i CAD sono stati realizzati da Enerlog, Sono disponibili in open source qui.

Questi disegni sono serviti alla realizzazione di una prima versione costruita nell'atelier e sono stati condivisi qui al fine di rispettare uno degli obiettivi di Enerlog: sostenere la riappropriazione dei saperi da parte dei cittadini condividendo la conoscenza e favorendone la trasmissione.

Étape 2 - Telaio

Osserva: qui il quadro è strutturato per contenere una finestra di 1x2m per 6mm di spessore, un fondo in legno compensato filmato di 10mm e uno strato isolante di 22mm in STEICO. Le dimensioni dovranno, quindi, essere adattate in funzione della disponibilità di ciascuno.

• Preparare 2 travi di 93x45mm e 209 cm di lunghezza.
• Preparare 2 travi di 93x45mm e 109 cm di lunghezza.
• Preparare 2 listelli di 20x53mm e 209 cm di lunghezza.
• Preparare 2 listelli di 20x53mm e 109 cm di lunghezza.
• Applicare la colla SGS e avvitare i listelli sulle travi associate, sul lato spesso 93 mm, a 32 mm da uno dei bordi.

Osserva: Quei 32mm corrispondono allo spessore del materiale isolante + il legno compensato filmato. Rimangono 8mm sull'altro bordo, al fine di contenere lo spessore della finestra e di una guarnizione di tenuta Compriband.

• Tagliare gli angoli di ogni profilato in legno così ottenuto a 45 °, facendo attenzione al verso del taglio. Il taglio viene eseguito sulla lunghezza di 93 mm.

Osserva: Questo taglio permette di ricavare la dimensione 1x2m della finestra all'interno del quadro.

• Assemblare il quadro utilizzando la colla SGS e le lunghe viti per legno in ciascuno dei 4 angoli.

Étape 3 - Fondo e isolamento del telaio

• Preparare una superficie di 1x2m per il fondo scelto (qui si tratta di legno compensato filmato di 10mm di spessore).
• Preparare una superficie di 1x2m per l'isolante scelto (qui piastre STEICO di 22mm di spessore).
• Applicare la colla per legno sui listelli del quadro, dal lato dello spessore di 32 mm.
• Posizionare prima il fondo, quindi assicurare la placcatura con chiodatura regolare.
• Applicare delle strisce di sika sul fondo poi depositare l'isolante. Si tratta dello strato più esterno del telaio.

Étape 4 - Apertura dell'entrata e dell'uscita del collettore

Osserva: Qui, la valvola di ventilazione scelta è di 100mm di diametro, esattamente come la misura dell'entrata e dell'uscita.

• Sull'asse centrale del collettore, disegnare e poi tagliare il buco d'entrata dell'aria, a 30 mm dal listello, nella parte bassa del quadro.
• Sull'asse centrale del collettore, disegnare e poi tagliare il buco di uscita dell'aria, a 30 mm dal listello, nella parte alta del quadro.

Étape 5 - Facoltativo: Protezione parapioggia

Osserva: a seconda dell'isolante scelto, l'installazione di un parapioggia sul retro non è necessaria se esso è ben impermeabile all'acqua.

• Posizionare il parapioggia sullo strato isolante, lasciando una sporgenza di 2 cm sul telaio in abete di Douglas.
• Pinzare il parapioggia.
• Aprire il parapioggia all'ingresso e all'uscita dell'aria.
• Attaccare un nastro adesivo impermeabile tra il telaio e il parapioggia.

Étape 6 - Trappe "été"

• Sur la partie haute du cadre, ouvrir une trappe de 300mm de long par 30mm de large. Elle se fait au raz du fond.
• Fixer par l'intérieur la grille antirongeur
• A l'aide d'adhésif double face, centrer et coller un rectangle d'isolant pour parquet sur la face inférieur du larmier, qui sert ici de couvercle.
• Positionner 4 pattes à vis autour de la trappe en prenant soin de vérifier que l'isolant pour parquet pourra bien se placer dans le rectangle formé par les pattes à vis.
• Percer le larmier pour qu'il puisse s’emboîter sur les pattes à vis.
• Le mettre de coté, il sera ajouté à la fin du montage.

Étape 7 - Surface réfléchissante

Remarque: Afin de réduire la perte d'énergie dans le capteur, le fond en contreplaqué filmé est recouvert d'une couche d'aluminium permettant de réfléchir le rayonnement infrarouge dans le capteur.

• Tapisser le fond du capteur d'adhésif aluminium.

Étape 8 - Joint compribande vitre

• Poser un joint adhésif compribande sur les liteaux du cadre à 1mm du bord, tout le long du cadre. Il servira à accueillir la vitre.

Étape 9 - Circuit de chicanes

• Visser les liteaux de 30mm x 16mm sur le fond réfléchissant selon un schéma de chicane.
• Les chicanes, d'ici 675mm, couvrent les 3/4 de la largeur du panneau,.

Remarque: Ici, l'écart incluant 2 tasseaux est de 220mm, il s'agit de la largeur des ardoises utilisées par la suite. Cet écartement permettra un léger recouvrement de chaque ardoise.

Étape 10 - Pose des ardoises

• Positionner la première ranger d'ardoises sur le niveau de chicane le plus bas.
• Marquer 2 trous de perçage puis percer avec un foret de 4mm. Il est possible de fraiser légèrement le trous avec un foret plus large afin que la tête de vis soit intégré à l'épaisseur de l'ardoise.
• Si nécessaire, découper les ardoises avec la meuleuse disque diamant, une scie à métaux peut éventuellement faire l'affaire.
• Compléter le cadre d'ardoise en prenant soin de surélever les ardoises sur les chicanes les plus proches de la sortie (cf photo).

Remarque: La rangée d'ardoise est surélevé à proximité de la sortie afin de pouvoir évacuer l'air contenu devant et derrière les ardoises, aussi bien en hiver qu'en été par la "trappe été".

Étape 11 - Huilage et vernissage

• Huiler le cadre avec de l'huile de lin.
• Laisser sécher puis vernir.

Étape 12 - Pose de la vitre

Remarque: Ici, une vitre trempée de 6mm d'épaisseur est utilisée. Il est également possible d'utiliser du polycarbonate.

• Nettoyer la vitre.
• Préparer les "pare-closes" dans le reste de liteaux de 53mm x 20mm. Un chanfrein est effectué pour une bonne évacuation de l'eau ainsi qu'une coupe à 45° comme pour le cadre. Huiler et vernir les pare-closes.

Remarque: Les pare-closes servent à maintenir la vitre dans son logement en comprimant le joint compribande. Elles doivent donc à la fois recouvrir le bord de la vitre et prendre appui sur le cadre.

• Tirer un joint de silicone entre le joint compribande et le cadre.
• Positionner la vitre.
• Tirer de nouveau un joint silicone sur la bordure de la vitre ainsi que sur le cadre.
• Positionner et visser les pare-closes.
• Tirer un cordon de silicone sur l'arête vitre/pare-close.

Étape 13 - Système clapet, partie fixe

Remarque: Le vérin thermostatique fonctionne sans électricité. Il renferme un matériau calibré qui se dilate à partir de 25°C et se rétracte en dessous.

• Limer le pointage intérieur des manchons en cuivre de 12mm et 14mm
• Fendre sur une longueur le manchon de 14mm.
• Insérer le vérin dans le manchon de 12 mm puis le tout dans le manchon de 14mm.
• Insérer cet assemblage dans le mamelon laiton 15/21.
• Fermer le coté du bas du vérin en visant un écrou borgne sur le mamelon.
• Visser l'écrou ouvert sur l'autre face du mamelon.

Étape 14 - Système clapet, partie mobile

• Couper 100mm de tube laiton diamètre 4mm.
• Insérer une vis et une rondelle à l'une des extrémités.
• Percer un écrou laiton 15/21 en son centre avec un foret de 4mm.
• Insérer le ressort et l'écrou percé sur le tube.
• Enlever la partie plastique d'un domino diamètre 4mm puis le visser sur l'extrémité libre du tube laiton.
• Préparer une petite fourche en fil de cuivre épais et la placer sur le domino.
• Un tube fileté laiton 15/21 est utilisé pour contenir la partie mobile ainsi crée. Couper ce tube de tel sorte qu'une fois visser dans la partie fixe, le ressort soit légèrement comprimé lorsque le vérin est rétracté (froid).
• Assembler le tout sans oublier de passer 2 écrous autour du tube fileté.
• Coller la partie fixe du loqueteau à bille sur le plat des 2 écrous du tube filetée.

Étape 15 - Système clapet, Assemblage

• Préparer un tube inox de la largeur de la paroi où sera installé le capteur. (ici, un tube de diamètre 100mm est utilisé)
• Positionner le clapet à l'une extrémité du tube, l'ouverture vers l'extérieur
• Repérer le positionnement du montage vérin, chaud et complètement sortie, de tel sorte que la fourche en cuivre pousse les ailettes en ouverture maximum.
• Riveter la partie bille du loqueteau à cette position.
• Placer le tube dans la paroi, au niveau de la sortie d'air du capteur, le clapet vers l'habitat.

Étape 16 - Installation

• Coller un joint compribande autour des trous entrée et sortie sur l'habitat.
• Positionner des équerres de supports du capteurs sur le mur, en bas et en haut, puis visser le capteur bien accolé à la paroi afin que les joints compribande soient sollicités.

Étape 17 - Utilisation

Hiver:

• Laissez la trappe été bien fermée.
• Le soleil rasant d'hiver rayonne sur les ardoises qui vont chauffer l'enceinte du capteur.
• Par effet de "thermosyphon", l'air chaud va naturellement monter, créant ainsi un tirage aspirant l'air de l'habitat par le bas du capteur.
• La circulation ne sera permise par le clapet que quand la température dans le capteur dépassera les 25°C.

Eté:

• Ouvrir la trappe été sur le dessus du capteur
• Le soleil rayonne sur les ardoises qui vont chauffer le système.
• L'air va naturellement monter et s'échapper dehors par la trappe été.
• Une aspiration par le trous bas du capteur va permettre d’évacuer l'air de l'habitat créant ainsi une ventilation estivale naturelle.
• Une ouverture au nord de l'habitat permet de faire entrer de l'air frais.

Étape 18 -

Vous avez une minute ? Que vous souhaitiez ou non réaliser cette low-tech, votre réponse à ce formulaire nous aiderait à améliorer nos tutos. Merci d'avance pour votre aide !

Comme tout le travail du Low-tech Lab, ce tutoriel est participatif, n'hésitez pas à ajouter les modifications qui vous semblent importantes, et à partager vos réalisations en commentaires.

Étape 19 - Contenu pédagogique à télécharger

Vous pouvez télécharger une fiche pédagogique créée par le Low-tech Lab à l'occasion de l'exposition "En Quête d'un Habitat Durable" dans la partie "Fichiers" du tutoriel (onglet au niveau de la section "Outils-Matériaux")

Notes et références

• Guy Isabel, Les capteurs solaires à air, édition Eyrolles.
• Tutoriel réalisé par Camille Duband et Pierre-Alain Lévêque dans le cadre du Low-tech Tour, Février 2018.
• Merci à Jean Daniel Blanchet pour l'expérimentation sur l'une de ces tiny houses, penty cosy à Langolen, Bretagne.
• Merci à Benjamin et Mickaël pour leur aide.
• Corps noir, wikipedia.
• Les retours d'expérimentations et liste de matériel utilisé par Jerome Sacha Philippe (voir commentaires) sont disponibles en téléchargement dans l'onglet "Fichiers"(au niveau de la partie "Outils-Matériel").

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