Chauffage solaire version ardoise

Low-tech Lab

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

Dernière modification le 28/02/2018

Difficulté

Medium Moyen

Durée

1 day(s) jour(s)

Coût

200 EUR (€)

Description

Chauffage solaire à ardoise, adaptable à tout type de maison, par Guy Isabel.

Sommaire

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Introduction

La conception de ce chauffage solaire a fortement été inspiré par '''Guy Isabel''', sur les plans qu'il décrit dans son ouvrage Les capteurs solaires à air, édition Eyrolles.

Le soleil transmet de l'énergie à la terre par rayonnement. C'est d'ailleurs ce rayonnement piégé dans l'atmosphère par le phénomène de l'effet de serre qui permet une température viable sur la planète. A l'équateur, le rayonnement atteint la puissance de 1000 W/m², c'est par comparaison, la puissance d'un petit chauffage électrique.

Ce site permet de connaître en fonction de la saison et de la position géographique, de nombreux paramètres tel que la puissance maximal par m², l'angle maximal du soleil, etc.

L'énergie solaire est une énergie gratuite, qu'il est relativement facile de transformer efficacement sous forme de chaleur, (rendement facilement supérieur à 60%) et récupérable a rendement réduit par temps couvert.

Concrètement, il s'agit de transformé le rayonnement solaire en chaleur grâce à ce qu'on appelle un corps noir. Ce corps noir permet la transformation du rayonnement en chaleur: par exemple le goudron très chaud l'été ou encore le tableau de bord d'une voiture garé en plein soleil.

Pour l'habitat, les systèmes les plus répandus sur ce principe sont les chauffes-eaux solaire, souvent installés sur les pentes de toits pour faire l'eau chaude sanitaire en compléments de chaudières.

Le capteur à air

Moins connu, le capteur à air permet de réchauffer l'air d'une pièce.

Ce tutoriel présente la fabrication d'un capteur à air de 2 m² dimensionné pour le réchauffage de l'air d'une pièce de 10 à 15 m² d'environ 5 à 7°C l'hiver. C'est un complément au système de chauffage classique, qui permet d'appréciables économies financières et écologiques. D'un coût d'environ 200€, il est rapidement amorti.

Principe de fonctionnement:

Le capteur est constitué d'un cadre contenant un fond isolé sur lequel un jeu de chicane est installé à l'arrière d'un mur d'ardoises de couvreur. Ces ardoises sont elles mêmes placées derrière une vitre trempée qui ferme hermétiquement le système. Cette conception permet une forte montée en température de l'enceinte par effet de serre grâce au ardoise qui servent de corps noir. L'air de l'habitat est amené à entrée par le bas du capteur puis circule et se réchauffe fortement le long du jeu de chicane accolé au ardoise, il ressort dans l'habitat par une sortie en haut du capteur.

Hiver:

En France, le capteur est accolé au mur sud de l'habitat, à la verticale. Le soleil ayant un angle faible l'hiver, le capteur ainsi positionné recevra un bon taux de rayonnement à la condition que l'espace devant le capteur soit bien dégagé (pas d'arbres proches, etc).

Eté:

En été, une trappe situé tout en haut du capteur, à ouvrir manuellement, permet à l'air chaud de s'échapper à l’extérieur tout en créant une aspiration de l'air de l'habitat.

Matériaux

Le tutoriel présenté ici fait 2,09m x 1,09m hors tout.

Capteur:

• Chevron en douglas (Ici la section finale est de 95mm x 45mm)
  • 2 de 2m10
  • 2 de 1m10
• 15 m de Liteaux en douglas (20mm x 53mm)
• Plaque rigide (ici contreplaqué filmé, 10mm)
• Isolant rigide (ici plaque de Steico, 22mm)
• Cartouche de sika
• Cartouche silicone
• Colle PU pour collage bois extérieur
• Colle à bois
• Clous
• Vis à bois, de 30mm à 150mm
• Joint compribande
• Huile de lin
• Vernis bois
• 15 m de Liteaux en douglas (30mm x 16 mm)
• Adhésif aluminium
• Vitre trempé ou plaque polycarbonate (1m x 2m)
• Grille en métal déployé (300mm x 50mm)
• 4 pattes à vis (exemple)
• 1m de larmier aluminium de largeur 100mm (exemple)
• Adhésif double face
• Isolant mince (ici isolant de parquet)
• 30 à 35 ardoises 320mm x 220mm, épaisseur 3,5mm
• 8 équerres renforcées, largeur mini 40mm
• 1 tube diamètre 100mm longueur de la paroi de l'habitat, pvc/alu/inox pour l'entrée basse

Système clapet:

• 1 Vérin thermostatique Vernet EL 0769
• 100mm de tube laiton diamètre 4mm
• 1 ressort de compression longueur 70mm
• 1 rondelle
• 1 petite vis
• 2 rivets
• 5 cm de fil de cuivre diamètre 2mm
• 1 domino électricien diamètre 4mm
• Materiel plomberie/gaz:
  • 100mm de tube fileté laiton 15/21
  • 2 ecrous borgne laiton 15/21
  • 1 écrou débouchant laiton 15/21
  • 1 manchon cuivre diamètre 12mm
  • 1 manchon cuivre diamètre 14mm
  • 1 mamelon laiton 15/21
• 1 clapet ventilation, ici diamètre 100mm
• 1 loqueteau à bille
• 1 tube alu ou inox à la longueur de la paroi du mur de l'habitat, diamètre du clapet
• facultatif:
  • Pare-pluie
  • Adhésif d'étanchéité

Outils

• Scie à bois
• Visseuse/perceuse et forets bois/métal
• Agrafeuse murale
• Pinceaux
• Marteau
• Cutter
• Meuleuse et disques diamant/métal

Étape 1 - Cadre

Remarques: Ici, le cadre est dimensionné pour accueillir une vitre de 1m x 2m par 6mm d'épaisseur, un fond en contreplaqué filmé de 10mm et une couche isolante de 22mm en STEICO. Les dimensions seront donc à adapter en fonction des disponibilités de chacun.

• Préparer 2 chevrons de section 93mm x 45mm et de 209 cm de longueur.
• Préparer 2 chevrons de section 93mm x 45mm et de 109 cm de longueur.
• Préparer 2 liteaux de section 20mm x 53mm et de 209 cm de longueur.
• Préparer 2 liteaux de section 20mm x 53mm et de 109 cm de longueur.
• Coller à la colle PU et visser les liteaux sur les chevrons associés une face de 93mm d'épaisseur, à 32mm d'un des bords.

Remarque: Ces 32mm correspondent à l'épaisseur isolant + contreplaqué filmé. Il reste 8mm sur l'autre bord afin d'accueillir l'épaisseur de la vitre et d'un joint compribande.

• Découper les angles de chaque profilé bois ainsi obtenu à 45° en portant bien l'attention sur le sens de la découpe. La coupe se fait sur la longueur de 93mm.

Remarque: Cette coupe permet de retrouvé la dimension 1m x 2m de la vitre en intérieur du cadre.

• Assembler le cadre à l'aide de colle PU et de longues vis à bois dans chacun des 4 angles.

Étape 2 - Fond et isolation du cadre

• Préparer une surface de 1m x 2m pour le fond choisi (ici un contreplaqué filmé de 10mm d'épaisseur)
• Préparer l'isolantune surface de 1m x 2m pour l'isolant choisi (ici des plaques de STEICO de 22mm d'épaisseur)
• Tirer un joint de colle à bois sur les liteaux du cadre, coté épaisseur de 32mm.
• Déposer le fond en premier puis assurer le plaquage avec un cloutage régulier.
• Tirer des cordons de sika sur le fond puis déposer l'isolant. C'est la couche la plus extérieur du cadre.

Étape 3 - Ouverture de l'entrée et de la sortie du capteur

Remarque: Ici, le clapet de ventilation choisi fait 100mm de diamètre, c'est donc à ce diamètre que seront fait l'entrée et la sortie.

• Sur l'axe central du capteur, tracer puis couper le trou d'entrée de l'air, à 30mm du liteau, en bas du cadre.
• Sur l'axe central du capteur, tracer puis couper le trou de sortie de l'air, à 30mm du liteau, en haut du cadre.

Étape 4 - Facultatif: Protection pare-pluie

Remarque: Selon l'isolant choisi, la pose d'un pare-pluie à l'arrière n'est pas forcement nécessaire si celui-ci est bien étanche à l'eau.

• Déposer le pare-pluie sur la couche d'isolant en laissant un débord de 2cm sur le cadre en douglas.
• Agrafer le pare-pluie.
• Ouvrir le pare-pluie au niveau de l'entrée et de la sortie d'air.
• Coller un adhésif étanche entre le cadre et le pare-pluie.

Étape 5 - Ouverture de la 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