Prototype de Low-tech Lab | Catégories : Habitat, Eau, Énergie, Hygiène
Un système très simple permettant de chauffer de l'eau grâce à l'énergie solaire. Ce système fonctionne, sans pompe, en utilisant seulement l'effet de thermosiphon.
Un système très simple permettant de chauffer de l'eau grâce à l'énergie solaire. Ce système fonctionne, sans pompe, en utilisant seulement l'effet de thermosiphon.
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L’eau chaude sanitaire, utilisée pour les besoins ménagers et la toilette,représente une consommation importante.
Transformer l’énergie solaire en chaleur est simple et efficient. Un panneau solaire thermique a un rendement 3 à 4 fois supérieur à celui d'un panneau photovoltaïque. Pourtant on utilise majoritairement l’électricité et des combustibles fossiles pour chauffer l'eau.
Les systèmes de chauffage solaire de l’eau utilisent des panneaux solaires, appelés capteurs. Cela permet de recueillir la chaleur du soleil et de l’utiliser pour chauffer l’eau qui est stockée dans un ballon d’eau chaude.
Il existe deux types de capteurs solaires thermiques pour le chauffage de l’eau:
Les capteurs sous vide sont réputés plus efficaces car souffrant moins de déperdition ( grâce au vide d’air dans les tubes) que les capteurs plans. Ils sont néanmoins plus compliqué à réaliser en low-tech.
Nous avons décidé de tester un capteur de type plan fonctionnant en thermosiphon, c'est-à-dire sans système de pompe. De plus, nous avons choisi de chauffer directement l'eau, sans passer par un liquide caloporteur qui transmettrait ses calories à l'eau dans le réservoir.Notre système ne comporte aucun système de pompage. La circulation d'eau se fait uniquement grâce à un phénomène thermodynamique que l'on appelle thermosiphon.
Le principe du système à thermosiphon est que l'eau froide a une densité plus élevée que l'eau chaude, car plus compacte. Elle est donc plus lourde et s'enfonce. Or tout système tend vers un état d'équilibre thermodynamique. Il apparait donc un mouvement appelé, convection thermique, pour mélanger l'eau chaude et froide.
C'est pourquoi le capteur solaire est toujours monté sous le réservoir de stockage d'eau, de sorte que l'eau froide du réservoir arrive au capteur par une conduite d'eau descendante. Lorsque l'eau chauffe dans le capteur, l'eau chaude remonte naturellement, poussée par l'eau froide et retourne au réservoir Le cycle réservoir -> conduite d'eau ->capteur permet de chauffer l'eau jusqu'à ce qu'elle atteigne une température d'équilibre. Le consommateur peut alors utiliser l'eau chaude du haut du réservoir.
Les mesures sont données à titre indicatif. Celles-ci sont à adapter en fonction de la taille de votre vitre.
Afin de conserver un maximum de chaleur à l’intérieur du chauffe-eau, il serait nécessaire de l'isoler correctement ! Ce n'est pas le cas pour ce prototype.
Par ailleurs, il est important que le cadre soit isolé au maximum. Il faut éviter les fuites d’air et les ponts thermiques. Nous avons donc isolé le fond du cadre.
· Découper du carton (ou tout autre isolant) de façon à l’ajuster parfaitement au fond du cadre.
· Recouvrir le carton de 2 couches de papier aluminium. Ceci a pour but de repartir la chaleur de façon bien homogène sur la surface en contact avec le tube de cuivre.
Dans ce système, il n’y a pas d’échangeur thermique comme dans un ballon d’eau chaude classique. L’eau du ballon passe directement dans le tuyau de cuivre et se chauffe à son contact. Nous allons donc former un circuit de manière à maximiser la surface d’échange entre le tuyau et l’eau.
Remarque : Il est important d’utiliser un outil approprié pour réaliser une belle courbure et ne pas faire de pli dans le tuyau. A ce diamètre, le tuyau a vite tendance à se plier et finira par casser.
Pour le réservoir d’eau, nous avons choisi une poubelle de 30L avec un couvercle. Dans l’idéal, il faudrait isoler le réservoir pour conserver la chaleur.
Remarque : Attention à ne pas trop serrer les colliers de serrage qui finiront par déchirer les tuyaux en silicone/latex.
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