Difference between revisions of "Chauffe eau solaire/en"

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|Introduction=Les panneaux solaires thermiques sont très performants pour profiter du rayonnement solaire. Sous nos latitudes le soleil dispense jusqu'à 1000 Watts par m². Avec des panneaux photovoltaïques on arrive à capter 200 W/m², en thermique on monte à 800W/m², soit quatre fois plus ! Les panneaux solaires thermiques sont donc bien plus rentables que les panneaux photovoltaïques et bien moins coûteux.  La solution « faite maison » que nous propose Eric Lafond dépasse allègrement les 500W/m² pour un prix de revient de 15€ le m².
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|Introduction=Solar panels are very efficient at taking advantage of solar radiation. In our latitudes the sun generates up to 1000 Watts per m². With photovoltaic panels we can capture 200 W / m², with thermal energy it rises to 800W / m², four times more! Solar panels are much more profitable than photovoltaic panels and much less expensive. The "home made" solution Eric Lafond offers us easily reaches 500W / m² for a cost of 15 € per m².
  
This [http://ptaff.ca/soleil/website] will allow you to know the solar power you can expect to receive depending on the geographical position and of the season.
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This [http://ptaff.ca/soleil/website] shows the solar power you can expect to receive, depending on your geographical position and the season.
  
Les panneaux solaires thermiques sont particulièrement intéressant pour produire l’eau chaude sanitaire, on parle dans ce cas de chauffe-eau solaire.
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Solar thermal panels are particularly useful for domestic hot water production. In this case they are called solar water heaters.
  
Pour un foyer de 2 personnes, 3 ou 4m² de panneaux solaires thermiques permettent de couvrir 90% des besoins en eau chaude à l’année. La résistance du ballon prend le relais les jours sans soleil. S’il y a plus d’habitants et donc plus d’eau consommée il faut augmenter la surface de panneaux, par exemple 6m² pour 6 personnes.
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3 - 4m² (32 - 43 sq feet) of solar thermal panels will cover 90% of the hot water needs for a two person household throughout the year. The hot water tank will take over during cloudy days. If there are more inhabitants, and therefore more water being consumed, you need to increase the size of the solar panels. For example, 6m² (64.5 sq feet) for 6 people.
  
Le système qu'Eric nous propose, au complet, panneaux fait maison, tuyaux d’alimentation, liquide caloporteur, ballon solaire, circulateur et régulateur est rentabilisé en deux à trois ans. Les panneaux installés chez lui fêtent leur dix-huitième année.
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Eric's complete system - which includes home-made panels, supply pipes, coolant, solar balloon, circulator, and a regulator - will be profitable in two to three years. The panels installed at his house are in their eighteenth year.
  
Ces panneaux thermiques sont conçus de la même manière que ceux du marché, un isolant et une vitre prennent en sandwich un capteur solaire parcouru par un fluide caloporteur. Dans notre cas, le capteur solaire est la grille que l’on trouve à l’arrière des frigos.  L’isolant est fourni par les portes de ces mêmes réfrigérateurs. La vitre est récupérée sur du double vitrage. Les frigos sont nombreux en décharges ou recycleries, les doubles-vitrages quant à eux encombrent les verriers.
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These thermal panels are designed in the same way as those on the market: a solar collector containing a heat transfer fluid is sandwiched between an insulator and a sheet of glass. In this case, we will use the grill you find at the back of a fridge for the solar collector.. And we will use the door of the fridge as the insulator. The glass is from old double glazed windows. You will find many fridges in landfills or recycling areas, and double-glazing windows at many glaziers.
  
Un grand merci à Riké, qui nous a partagé son savoir-faire, du haut de ses 20 ans d’expériences dans le solaire thermique ainsi qu’aux membres du collectif du Grand Moulin qui nous ont accueillis au stage qu’ils organisaient, particulièrement à Karine, Sylvain et Pascal. Merci également à Jean-Loup pour son accompagnement sur la découpe du verre et les brasures ainsi qu’à tous les autres volontaires du chantier participatif pour leur aide.
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A big thank to Riké, who shared his know-how with us, from his 20 years of experience in the world of energy, and to the members of the Grand Moulin collective who welcomed us to the training they organized, particularly to Karine, Sylvain and Pascal. Thanks also to Jean-Loup for the explanation of glass cutting and soldering, and to all the other volunteers of the participative building site for their help.
 
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|TutoVideoService=youtube
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|TutoVideoURL=https://www.youtube.com/watch?v=89TbH98KaJo&lc=z22ad3waooz5irydzacdp43aiqwohsi20vlpssrlzbpw03c010c
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{{ {{tntn|Materials}}
 
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|Material=* portes de frigo de taille similaire (support)
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|Material=* fridge doors of similar size (support)
* grilles à l'arrière de frigo de taille similaire (capteur)
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* grilles on the back of fridge of similar size (sensor)
* liteaux en bois imputrescible (douglas, mélèze…)
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* rot-resistant wooden battens (douglas, larch ...)
* tubes cuivre de diamètre 16mm (nourrice)
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* 16mm-diameter copper tubes (plumbing)
* vitre double vitrage à séparer
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* double-glazed window panel
* peinture acrylique noire
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* wood screw or self-drilling screw
* vis à bois ou auto-foreuse,
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* washers
* rondelles
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* polyurethane sealant
* mastic polyuréthane
+
* corks
* bouchons de liège
+
* brass solder rods and paint stripper (?? - should this be flux?)
* baguettes de brasure laiton et décapant
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|Tools=* cutter and blades
|Tools=* cutter et lames
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* pipe cutter
* coupe-tube
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* screwdriver and bits
* visseuse et embouts
+
* hacksaw and/or grinder
* scie à métaux et/ou disqueuse
+
* blowtorch
* chalumeau
+
* handsaw and/or circular saw
* scie égoïne et/ou scie circulaire
+
* sandpaper
* papier de verre
+
* solid iron tube (diameter 12mm)
* tube fer plein (diamètre 12mm)
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* protective equipment (goggles, gloves, brazing protection glasses)
* équipement de protection (lunettes, gants, lunette protection brasage)
 
 
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|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Grille.jpg
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|Step_Title=Preface
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_AP_-_orientation_grille.png
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|Step_Content===== Panel Orientation ====
|Step_Title=Avant-propos
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The thermal solar panels that we are building will have to be installed facing directly  south, ideally forming an angle of 60° with the horizon, (or vertically on the outside wall, if the former is not possible). Rooftop usage of these panels is much less efficient in the winter and causes overheating in the summer (more details in the installation phase).
|Step_Content===== Orientation panneaux ====
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Les panneaux solaires thermiques que nous vous proposons de réaliser devront être installés plein Sud, formant dans l’idéal un angle de 60° avec l’horizon, sinon à la verticale en façade. L’utilisation en toiture n’est pas intéressante en hiver et provoque des surchauffes en été. (plus de détails dans la phase installation) 
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====Inertia====
 +
To maximize the effectiveness of the thermic solar energy, it is necessary to minimize the inertia in the light uptake and to maximize it in the storage or the diffusion. The panels work as soon as there is a sunbeam thanks to their low inertia. The heat is retained for a long time with its great volume and its good insulation.
 +
 
 +
The pipes of the refrigerator grill have a small diameter (4mm), so there is a low volume of heat transfer fluid to heat in the panel. This low inertia quickly increases the temperature as soon as the sun appers from behind the clouds and then heats the hot water balloon.  The greater the diameter of the pipes, the more time it needs to heat the larger volume of fluid. and the less efficient the system becomes.
 +
 
 +
To ensure the temperature of the panels increases quickly, the space between the insulation and the glass need to be as small as possible. So the panel has to be as thin as possible, whilst ensuring that the grid doesn't touch either the insulator nor the glass. Otherwise those elements will conduct heat away from the panels.
  
==== Inertie ====
+
====Temperature====
Pour profiter au maximum de l’énergie solaire thermique, il est intéressant de minimiser l’inertie dans la captation et de la maximiser dans le stockage ou la diffusion. Les panneaux fonctionnent dès qu’il y a un rayon de soleil grâce à leur faible inertie. La chaleur est conservée longtemps dans le ballon du à son grand volume et sa bonne isolation.
+
The temperatures can exceed 150°C (302°F) inside the panel, so it is essential to use materials resistant to heat and to UV radiations. Do not use sticks or paints with solvents which are not resistant to UV radiations. Here, we use PU putty and acrylic paint. For a good longevity, also make sure to use rot-proof local wood.
  
Les tuyaux des grilles de réfrigérateur sont de petits diamètres (4mm), il y a donc un faible volume de liquide caloporteur à chauffer dans le panneau. Cette faible inertie permet de monter vite en température dès qu’une éclaircie apparait entre deux nuages et donc de chauffer le ballon d’eau chaude. Plus le diamètre des tuyaux augmente, plus il faut du temps pour chauffer le grand volume de liquide et moins le système est performant.
+
On winter nights, it can get very cold inside the panel. The different materials, insulation, metal, wood and glass will expand differently between winter night and summer sun. The joints that unite them must be thick to absorb the deformation, if they are not thick enough they will tear off.
  
Pour que les panneaux montent en température le plus vite possible il faut que le volume compris entre l’isolant et la vitre sois le plus faible possible. Il faut donc limiter l’épaisseur du panneau dans la limite où la grille ne touche ni le fond ni la vitre, sinon elle perdrait ses calories par conduction avec les autres éléments.
+
====Grid====
 +
The specific feature and ingenuity of these solar thermic panels is the use of refrigerator grills. But beware, not all grills are good and they must be used in the right direction! The grills must be provided with cooling fins and painted black (see photo). They must not be in galvanized steel, as the paint will not adhere. Similarly, some refrigerators are equipped with pipes connected by wire, but the surface of these grids is insufficient for this use.
  
==== Température ====
+
The right grilles have a direction of assembly, the fins, comparable to louvers, must capture the sun. In a sense the sun will pass through, it's bad, in the other direction it will capture the rays, it's the good sense! They must be perpendicular to the sun's rays.
Les températures peuvent dépasser les 150°C à l’intérieur du panneau, il faut donc utiliser des matériaux résistants à ces chaleurs et aux UV. Il ne faut en aucun cas utiliser de colles ou peintures avec solvant qui ne tiennent pas aux UV. Dans notre cas nous utilisons du mastic PU et de la peinture acrylique. Pour une bonne longévité il faut également utiliser du bois local imputrescible.
 
  
Les nuits d’hiver, il peut faire très froid à l’intérieur du panneau. Les différents matériaux, isolant, métal, bois et verre vont se dilater différemment entre la nuit d’hiver et le plein soleil estival. Les joints qui les unissent doivent être épais pour absorber la déformation, s’ils ne le sont pas assez ils vont s’arracher, on dit qu’ils délaminent.
+
Tip: take the grid and lift it between the sun and yourself, in one sense the rays will pass and not in the other.
  
==== Grille ====
+
==== Refrigerating gas ====
La particularité et l’ingéniosité de ces panneaux solaires thermiques est d’utiliser des grilles de réfrigérateurs. Mais attention, toutes les grilles ne sont pas bonnes et il faut les utiliser dans le bon sens ! Les grilles doivent être munies d’ailettes de refroidissement et peintes en noires (voir photo). Elles ne doivent pas être en acier galvanisé, la peinture ne tiendra pas dessus. De même, certains réfrigérateurs sont équipés de tuyaux reliés par des fils métalliques, la surface apparente de ces grilles n’est pas suffisante, elles ne sont pas intéressantes pour cet usage.
+
Refrigerator grills are covered by a refrigerant, harmful to the environment, the greenhouse effect and the ozone layer. In France the refrigerating gases must be recovered. However, there are exemptions for equipment containing less than 3 kg of fluid until 2025. The domestic installations (refrigerator and air conditioner) are degassed before continuing their upgrading process. We can open the circuit without too much conscience.
  
Les bonnes grilles ont un sens de montage, les ailettes, comparables à des persiennes, doivent capter le soleil. Dans un sens le soleil passera à travers, c’est le mauvais, dans l’autre sens elle capteront les rayons, c’est le bon ! Elles doivent être perpendiculaires aux rayons du soleil.
+
==== Safety ====
 +
Be careful, you will do something that may involve risks.
  
Astuce : prendre la grille et la lever entre le soleil et soi-même, dans un sens les rayons vont passer et pas dans l’autre.
+
The information and advice given in this tutorial come from joint workshops and are neither perfect nor exhaustive. If you don't have certain tools or if you don't feel competent, don't hesitate to ask around for help. Remember to wear your safety equipment, to work in ventilated areas and do not put yourself in danger. Be careful, calm, and of course critical of any false good ideas you may have ("that's how it will go...").
  
==== Gaz frigorifique ====
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Enjoy!
Les grilles de réfrigérateurs sont parcourues par un fluide frigorifique, nocif pour l’environnement, l’effet de serre et la couche d’ozone. En France les gaz frigorifiques doivent être récupérés. Il existe cependant des dérogations pour les équipements contenant moins de 3 kg de fluide et ce jusqu’en 2025. Les installations domestiques (réfrigérateur et climatiseur) sont donc dégazées avant de poursuivre leur cheminement de revalorisation.  On peut donc ouvrir le circuit sans trop mauvaise conscience.
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|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_47943917076_05c3219c7e_o.jpg
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|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_47943938256_1b72aedc83_k.jpg
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|Step_Picture_02=Chauffe_eau_solaire_Grille.jpg
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|Step_Picture_03=Chauffe_eau_solaire_AP_-_orientation_grille.png
 
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|Step_Title=Grid recovery
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|Step_Content=Refrigerators are numerous in waste collection centres, it is necessary to identify those which have the adequate grids (see Preface - Grid) and of the largest possible dimension.
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Pinching the pipes at the outlet of the compressor will limit the exhaust of refrigerant gases.
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Cut the pipes as close as possible to the compressor to ensure maximum length with the grid.
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Unscrew the grid.
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Wash the grid with soapy water.
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Blow a blower into the pipes to remove impurities.
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Seal the pipes with tape to prevent impurities from getting into them, as they may have a small diameter and become obstructed.
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Grille_couper.png
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Grille_couper.png
 
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Grille_laver.png
 
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|Step_Picture_02=Chauffe_eau_solaire_Grille_souflette.png
 
|Step_Picture_02=Chauffe_eau_solaire_Grille_souflette.png
|Step_Title=Récupération grille
 
|Step_Content=Les réfrigérateurs sont nombreux dans les déchèteries, il faut identifier ceux qui ont les grilles adéquates (voir Avant-propos – Grille) et de la plus grande dimension possible.
 
* Pincer les tuyaux à la sortie du compresseur, cela limitera l’échappement des gaz frigorifiques.
 
* Couper les tuyaux au plus proche du compresseur pour avoir une longueur maximale avec la grille.
 
* Dévisser la grille.
 
* Laver la grille à l’eau savonneuse.
 
* Mettre un coup de soufflette dans les tuyaux pour chasser les impuretés.
 
* Boucher les tuyaux avec un scotch pour éviter que des impuretés s’y introduisent, étant de petit diamètre ils pourraient s’obstruer.
 
 
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|Step_Title=Door recovery
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|Step_Content=Refrigerator doors are filled with insulating foam. By recovering them and assembling them they form the back of the panel. They must be flat (and not curved), it does not matter if there is a chamfer on the edges, it will be filled with mastic.
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* disassemble the refrigerator door.
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* Remove all the elements except the insulation and the door sheet: seal, laminations, bolts, handles, screws, stickers... If the inside is not flat, remove it too.
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*If the foam insulation is deformed, saw off the protruding parts to make the face as flat as possible. You don't need to have a beautiful surface either, it's the back of the panel.
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Porte_-_nettoyage.png
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Porte_-_nettoyage.png
 
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Porte_-_nettoyage_2.png
 
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Porte_-_nettoyage_2.png
|Step_Title=Récupération porte
 
|Step_Content=Les portes de réfrigérateurs sont remplies de mousses isolantes. En les récupérant et en les assemblant elles forment l’arrière du panneau. Elles doivent être plates (et non pas bombées), ce n’est pas grave s’il y a un chanfrein sur les bords, il sera comblé avec du mastic.
 
* Dégonder la porte du réfrigérateur.
 
* Enlever tous les éléments en dehors de l’isolant et de la tôle de la porte : joint, plaintes, plots, poignées, vis, autocollants… Si la face intérieure n’est pas plane, la retirer également.
 
* Si la mousse isolante est difforme, scier les parties qui dépassent pour avoir une face la plus plane possible. Ce n’est pas la peine d’avoir une surface magnifique non plus, c’est l’arrière du panneau.
 
 
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{{ {{tntn|Tuto Step}}
 
{{ {{tntn|Tuto Step}}
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|Step_Title=Panel sizing
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|Step_Content=Ideally, the panels should be between 1.5 and 2m², if they are larger they will be heavy and therefore more complex to install. The glass may break if the panels deform. If they are smaller it will be necessary to increase the number of panels, therefore more work to do.
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Grilles of similar size, slightly smaller than the doors, should be assembled. For a panel of about 2m² you generally need 3 to 4 grilles for 2 or 3 doors. In our case we have 3 grids and 3 doors.
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* Assemble at least 2-3 doors of similar sizes.
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* Collect at least 3 grids of similar sizes that fit on the 3 doors.
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Cadre_positionnement.jpg
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Cadre_positionnement.jpg
|Step_Title=Dimensionnement panneaux
 
|Step_Content=Dans l’idéal, les panneaux doivent faire entre 1,5 et 2m², s’ils sont plus gros ils seront lourd et donc plus complexes à installer. Le verre risque de se casser si les panneaux se déforment. S’ils sont plus petits il faudra augmenter le nombre de panneaux, donc plus de travail.
 
 
Il faut rassembler des grilles de taille similaire de dimension légèrement inférieure aux portes. Pour un panneau d’environ 2m² il faut en général 3 à 4 grilles pour 2 ou 3 portes. Dans notre cas nous avons 3 grilles et 3 portes.
 
* Rassembler au moins 2-3 portes de tailles similaires.
 
* Rassembler au moins 3 grilles de tailles similaires qui logent sur les 3 portes.
 
 
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{{ {{tntn|Tuto Step}}
 
{{ {{tntn|Tuto Step}}
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|Step_Title=Making the frame
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|Step_Content=The refrigerator doors form the structure of the panel and are its insulator. They will be glued side by side, in the height. The difference in thickness of the doors does not matter, they are aligned on the front face, on the interior side of the panel.
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*Cut the doors so that they are all the same length.
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*Sand the doors
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*Place the doors on two rafters, length against length, metal sheet side down.
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*Make a joint along the length of the doors then glue them.
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*Cut 4 battens to form a frame on the panel.
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*Sand the battens
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*Put putty on the width of each batten and glue them under the frame, against the sheet metal, using clamps. Do not over tighten to have a good putty thickness (>1mm).
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*Let dry.
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*Turn the frame over on the rafters and make seal with putty inside and outside the frame and between the doors.
 +
*Smooth the joints with the finger. To smooth without "lumps" and to avoid getting putty on your fingers, dip your finger in soapy water regularly.
 +
*Let dry
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{{Warning|Caution: The use of polyurethane involves risks: it is toxic by inhalation, reactive, irritating and very volatile. Use it in a ventilated space with protective equipment. Once polymerized (i.e. after stratification), the finished products are physiologically inactive..}}
 +
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{{Warning|Caution: The use of polyurethane involves risks: it is toxic by inhalation, reactive, irritating and very volatile. Use it in a ventilated space with protective equipment. Once polymerized (i.e. after stratification), the finished products are physiologically inactive..}}
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Cadre_-_joint_liteau.png
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Cadre_-_joint_liteau.png
 
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Cadre_-_serre_joint.png
 
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Cadre_-_serre_joint.png
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|Step_Picture_03=Chauffe_eau_solaire_Cadre_-_joint_porte.png
 
|Step_Picture_03=Chauffe_eau_solaire_Cadre_-_joint_porte.png
 
|Step_Picture_04=Chauffe_eau_solaire_cadre_-_global.png
 
|Step_Picture_04=Chauffe_eau_solaire_cadre_-_global.png
|Step_Title=Réalisation cadre
 
|Step_Content=Les portes de réfrigérateur forment la structure du panneau et en sont l’isolant. Elles seront collées côte à côté, dans la hauteur. La différence d’épaisseur des portes n’importe pas, on les aligne sur la face avant, intérieure au panneau.
 
* Découper les portes afin qu’elles soient toute de la même longueur.
 
* Poncer les portes
 
* Disposer les portes sur deux chevrons, longueur contre longueur, côté tôle vers le bas.
 
* Faire un joint sur la longueur des portes puis les coller.
 
* Découper 4 liteaux pour former un cadre sur le panneau.
 
* Poncer les liteaux
 
* Mettre du mastic sur la largeur de chacun des liteaux et les coller par-dessous le cadre, contre la tôle, à l'aide de serre-joints. Ne pas trop serrer pour avoir une bonne épaisseur de mastic (>1mm).
 
* Laisser sécher.
 
* Retourner le cadre sur les chevrons et faire un joint de mastic à l’intérieur et à l’extérieur du cadre ainsi qu’entre les portes.
 
* Lisser les joints avec un doigt. Pour bien lisser sans effectuer de « pâtés » et se mettre du mastic plein les doigts, tremper son doigt dans de l’eau savonneuse régulièrement.
 
* Laisser sécher{{Warning|Attention : La mise en œuvre du polyuréthane entraîne des risques : il est toxique par inhalation, réactif, irritant et très volatil. A manipuler dans un espace aéré avec des équipements de protection. Une fois polymérisés (c'est-à-dire après la stratification), les produits finis sont physiologiquement inactifs.}}
 
 
Attention : La mise en œuvre du polyuréthane entraîne des risques : il est toxique par inhalation, réactif, irritant et très volatil. A manipuler dans un espace aéré avec des équipements de protection. Une fois polymérisés (c'est-à-dire après la stratification), les produits finis sont physiologiquement inactifs.
 
 
}}
 
}}
 
{{ {{tntn|Tuto Step}}
 
{{ {{tntn|Tuto Step}}
 +
|Step_Title=Frame painting
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|Step_Content=*Paint the frame, battens and door edges with mat black acrylic paint.
 +
*Let dry
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Peinture_noir_mat.png
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Peinture_noir_mat.png
 
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Peinture_noir_Chab.jpg
 
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Peinture_noir_Chab.jpg
|Step_Title=Peinture cadre
 
|Step_Content=* Peindre le cadre, les liteaux et les bords des portes avec de la peinture acrylique noire mat.
 
* Laisser sécher
 
 
}}
 
}}
 
{{ {{tntn|Tuto Step}}
 
{{ {{tntn|Tuto Step}}
 +
|Step_Title=Assembling the grid and copper pipes (feeders)
 +
|Step_Content=This step consists of connecting the solar collectors (refrigerator grid) to the heat transfer fluid circuit via two feeders (copper tubes). The feeders must have a diameter equal to the sum of the diameters of the pipes they feed, in addition, in our case, 3 pipes of 3mm inside diameter, it is necessary a feeder of at least 9mm inside diameter.
 +
*Position the grids on the frame, in the following direction, the blades in opposition to the sun's rays once the frame is vertical. If necessary, re-cut the grids to the correct size.
 +
*Each grid will be connected to two feeders, one with a "cold" water inlet and the other with a "hot" water outlet.
 +
*For each grid, cut the pipe with a pipe cutter about 10 cm from the grid and the other about 15 cm from the grid. It must be possible to fit each tube in a different feeder in the same plane.
 +
* Deburr the cuts
 +
*Carefully clean the tubes cut to a few centimetres with sandpaper. There must be no paint left to solder successfully.
 +
*Cut a passage in the frame to get the feeders out.
 +
*Cut 2 copper pipes, the feeders, so that they protrude about 15 cm from the panel
 +
*Position the two feeders. One will receive the "short" hot water pipes, the other the long cold water pipes.
 +
*Crush the ends of the two feeders on the blind side of the frame, the one by which the feeders do not go out.
 +
*Mark with pencil the place where the pipes and feeders meet.
 +
*Mark with a needle.
 +
*Drill the feeders to the diameter of the pipes (4mm).
 +
*Deburr the holes of the feeders.
 +
*Thread a metal rod about 12mm in diameter into each of the feeders with sandpaper at the end to remove the chips inside the pipes, as if to clean them.
 +
*Put the metal rods back into the feeders, they serve as stoppers for the grid pipes. If the grid pipes are pushed all the way down to the bottom of the feeder, the heat transfer fluid won't get through!
 +
*Insert each tube into the corresponding feeder
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*Hold the grids and feeders with iron wire in between.
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*Braze the grid pipe/feeders interfaces, making sure to braze all around the pipe. As the grid pipes are made of tinplate, the solder is made of brass or silver to avoid melting the metal.
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* Braze the blind ends of the feeders.
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*Remove the two metal rods that were used to stop the pipes from the grids.
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*Shake the frame to remove potential solder impurities.
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*Perform a "Riké" solder leak test. Moisten one thumb and put it at the entrance of one of the feeders, suck it up with your mouth and put your tongue on the 2<sup>e</sup> nurse. The tongue must stay stuck. Otherwise review the solder joints.
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The feeders may be on the top or bottom of the frame, this does not change the proper operation of the panel. To be adapted according to the installation of each one.
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Grille_et_nourrice_-_Coupe_tube.png
 
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|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Grille_et_nourrice_-_Ecrasement_nourrice.png
 
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|Step_Picture_04=Chauffe_eau_solaire_Grille_et_nourrice_-_fil_nourrice.jpg
 
|Step_Picture_04=Chauffe_eau_solaire_Grille_et_nourrice_-_fil_nourrice.jpg
 
|Step_Picture_05=Chauffe_eau_solaire_Grille_et_nourrice_-_assemblage.png
 
|Step_Picture_05=Chauffe_eau_solaire_Grille_et_nourrice_-_assemblage.png
|Step_Title=Assemblage des grilles et des nourrices
 
|Step_Content=Cette étape consiste à relier le capteurs solaires (grille de réfrigérateur) au circuit du fluide caloporteur via deux nourrices (tubes en cuivres). Les nourrices doivent avoir un diamètre égal à la somme des diamètres des tuyaux qu’elles alimentent, en plus clair, dans notre cas, 3 tuyaux de 3mm de diamètre intérieur, il faut une nourrice d’au moins 9mm de diamètre intérieur.
 
* Positionner les grilles sur le cadre, dans le sens suivant, les ailettes en opposition aux rayons du soleil une fois le cadre à la verticale. Si nécessaire, redécouper les grilles à la bonne taille.
 
* Chaque grille sera connectée à deux nourrices, l’une d’arrivée d’eau « froide » et l’autre sortie d’eau « chaude ».
 
* Pour chacune des grilles, couper avec un coupe-tube un des tuyaux à environ 10 cm de la grille et l’autre à environ 15cm. Il faut pouvoir faire rentrer chacun des tubes dans une nourrice différente dans le même plan.
 
* Ébavurez les coupes
 
* Nettoyer précautionneusement au papier de verre les tubes coupés sur quelques centimètres. Il ne doit pas rester de peinture pour réussir la brasure.
 
* Découper un passage dans le cadre pour faire sortir les nourrices.
 
* Coupez 2 tuyaux en cuivre, les nourrices, de manière à ce qu'ils dépassent d'environ 15 cm du panneau
 
* Positionner les deux nourrices. L’une va recevoir les tuyaux « courts » d’eau chaude, l’autre les tuyaux longs, d’eau froide.
 
* Écraser le bout des deux nourrices du côté borgne du cadre, celui par lequel les nourrices ne sortent pas.
 
* Marquer au crayon l’endroit où se rencontre les tuyaux et les nourrices.
 
* Marquer au pointeau.
 
* Percer les nourrices au diamètre des tuyaux (4mm).
 
* Ébavurer les trous de perçage des nourrices.
 
* ­Enfiler dans chacune des nourrices une tige métallique d’environ 12mm de diamètre avec du papier de verre au bout pour enlever les copeaux à l’intérieur des tuyaux, comme pour les ramoner.
 
* Mettre à nouveau les tiges métalliques dans les nourrices, elles servent de butées aux tuyaux des grilles. Si les tuyaux des grilles sont enfoncés jusqu’au fond de la nourrice, le fluide caloporteur ne passera pas !
 
* Insérer chaque tuyau dans la nourrice qui lui correspond
 
* Maintenir les grilles et les nourrices avec du fil de fer entre les deux.
 
* Braser les interfaces tuyau de grille/nourrice en effectuant bien le tour de chacun des tuyaux. Les tuyaux de grille étant en fer blanc, la brasure est réalisée à base de laiton ou d’argent pour ne pas faire fondre le métal.
 
* Braser les bouts borgnes des nourrices.
 
* Retirer les deux tiges métalliques qui servaient de butée aux tuyaux des grilles.
 
* Agiter le cadre pour faire tomber les potentielles impuretés dues à la brasure.
 
* Faire un test d’étanchéité des brasures « à la Riké ». Humidifier un pouce et le mettre à l’entrée d’une des nourrices, faire le vide avec sa bouche et mettre sa langue sur la 2<sup>e</sup> nourrice. La langue doit rester collée. Sinon revoir les brasures.
 
Les nourrices peuvent être sur le haut ou le bas du cadre, cela ne change rien au bon fonctionnement du panneau. A adapter en fonction de l'installation de chacun.
 
 
}}
 
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{{ {{tntn|Tuto Step}}
 
{{ {{tntn|Tuto Step}}
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|Step_Title=Installing the grids in the frame
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|Step_Content=To concentrate heat on the drids, it must not be in direct contact with the door metal sheet. They are spaced by cork spacers. Cork is rot-proof and resistant to high temperatures.
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*Cut corks into 5mm thick slices with a cutter.
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*Thread a washer onto a screw and pass it through the blades of the grids then into a cork washer. The order of the elements must be as follows: screw head, washer, grid, cork washer. This forms a pad.
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*Prepare all the grids assembled with a pad every 30 cm. The objective is that the grid is close to the bottom of the frame without ever touching it. Adjust the number of pads according to the situation.
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*Clean the panel.
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*Position the grids and feeders in the frame.
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*Screw the studs to the panel without overtightening.
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*Make sure that the grids do not touch the bottom metal sheet, deform the grids if necessary.
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*Paint everything that is not black in black (screw head, washers, feeders...)
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Grille_cadre_-_plot_li_ge.png
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Grille_cadre_-_plot_li_ge.png
 
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Grille_cadre_-_plot_li_ge_global.png
 
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Grille_cadre_-_plot_li_ge_global.png
|Step_Title=Installation des grilles sur le cadre
 
|Step_Content=Pour concentrer la chaleur sur les grilles, elles ne doivent pas être en contact direct avec la tôle des portes. Elles sont espacées grâce à des entretoises en liège. Le liège est imputrescible et résiste bien aux hautes températures.
 
* Découper des bouchons en lièges en rondelle de 5mm d’épaisseur avec un cutter.
 
* Enfiler une rondelle sur une vis et la passer à travers les ailettes des grilles puis dans une rondelle de liège. L’ordre des éléments doit être le suivant : tête de vis, rondelle, grille, rondelle de liège. Cela forme un plot.
 
* Préparer ainsi l’ensemble des grilles assemblées avec un plot tous les 30 cm. L’objectif est que la grille soit près du fond du cadre sans jamais le toucher. Ajuster le nombre de plots en fonction de la situation.
 
* Nettoyer le panneau.
 
* Positionner les grilles et nourrices dans le cadre.
 
* Visser les plots au panneau sans trop serrer.
 
* S’assurer que les grilles ne touchent pas la tôle du fond, déformer les grilles si besoin.
 
* Peindre tout ce qui n’est pas noir en noir (tête de vis, rondelles, nourrices…)
 
 
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{{ {{tntn|Tuto Step}}
 
{{ {{tntn|Tuto Step}}
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|Step_Title=Panel closure
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|Step_Content=To create a greenhouse effect and limit convection between the grille and the outside, the panels will be closed with glass. Glassmakers get rid of old windows, especially double-glazing, by asking them nicely they can be recovered free of charge. Ideally, a glass thickness of 4mm is required for vertical panels and 5mm for inclined panels, more subject to hail and bad weather.  It is not necessary to have thicker glasses, it reduces their performance.
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*Recover windows, to prevent them from breaking move the windows and glasses on the edge and not flat. To work with glass you must protect yourself: long sleeves, gloves and glasses.
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*Remove the glazing beads, slide a chisel or screwdriver between the window frame and the glazing bead on the inside of the window, tap with a hammer to separate the two and then remove the glazing bead by hand. Do the same for the other sides.
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*The glazing is wedged on the sides. Remove the shims with a plier. By moving the window frame slightly away from the glass, it is easier to remove the shims, be careful not to force the glass too much as this may cause it to burst.
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*Recover the glass or double glazing
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*If it is double glazing, separate the two panes. Slide a cutter blade into the seal against the glass. Work standing upright, with the vertical glass on battens, moving the cutter from top to bottom. Swivel the glass to always work in this position, from top to bottom. I broke three windows while working flat and none vertical! Remove the seal in the same way for the second pane of double glazing
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*Ideally it is necessary to work with windows which do not have anti-UV treatment, which limits the entry of the rays in the panel. Windows with UV treatment have a slight reflection. If you want to compare two panes, put them side by side in front of a white background, if it is tinted on one side, there is anti-UV treatment.
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*To clean the remaining seal on the glass, place it flat on a table and pass a cutter blade at 45°. A rag with a little acetone will remove the last remains.
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*Measure the width of the frame, between the two cleats, remove 1cm, and cut the glass to this measure. The glass is 1/2cm shorter on each side, so that it does not break when the panel is placed on the edge. To cut a window, trace with a diamond the cutting line then wipe a cloth with petrol. Position the cutting line on the edge of the table, firmly grasp the edge to be broken and snap it in a downward movement. The cut is most obvious when the part to be removed is at least 10 cm and is not too long. If you must cut a glass in length and width it is better to start with the width then the length.
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*Cut the number of panes required to completely cover the panel.
 +
*Clean the windows carefully, especially the side that will be inside the panel because you will not be able to do it once closed.
 +
*Make a bead of black PU putty on the frame and carefully place the glasses one by one without pressing them, do not crush the beads. To avoid condensation, the panels should not be completely sealed.
 +
*Pass the sander with a lamella disc over the edge of the glass to break the angle and not cut yourself.
 +
*Make a black PU seal between the edge of the frame and the glass and smooth it with a finger soaked in soapy water.
 +
*Make a black PU seal between the glasses and smooth it in the same way.
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*The solar thermal panel is finished, well done, just let it dry and install.
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_vitre_-_parclose.png
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_vitre_-_parclose.png
 
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Vitre_-_s_paration_double_vitrage.png
 
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Vitre_-_s_paration_double_vitrage.png
 
|Step_Picture_02=Chauffe_eau_solaire_Vitre_-_d_coupe.png
 
|Step_Picture_02=Chauffe_eau_solaire_Vitre_-_d_coupe.png
 
|Step_Picture_03=Chauffe_eau_solaire_Vitre_-_mastic.png
 
|Step_Picture_03=Chauffe_eau_solaire_Vitre_-_mastic.png
|Step_Title=Fermeture panneau
 
|Step_Content=Pour créer un effet de serre et limiter la convection entre la grille et l’extérieur les panneaux vont être fermés par une vitre. Les verriers se débarrassent des vieilles fenêtres, particulièrement des doubles-vitrages, en leur demandant gentiment on peut les récupérer gratuitement. Dans l’idéal, il faut une épaisseur de vitre de 4mm pour des panneaux verticaux et de 5mm pour des panneaux inclinés, davantage soumis à la grêle et aux intempéries.  Ce n’est pas la peine d’avoir des verres plus épais, cela réduit leur performance.
 
* Récupérer des fenêtres, pour éviter qu’elles se cassent déplacer les fenêtres et les verres sur la tranche et non pas à plat. Pour travailler le verre il faut se protéger : manches longues, gants et lunettes.
 
* Retirer les parcloses, glisser un ciseau à bois ou un tournevis entre le cadre de la fenêtre et le parclose du côté intérieur de la fenêtre, taper avec un marteau pour séparer les deux puis retirer le parclose à la main. Faire de même pour les autres côtés.
 
* Le vitrage est calé sur les côtés. Retirer les cales avec une pince. En écartant légèrement le cadre de la fenêtre de la vitre, il est plus facile de retirer les cales, attention à ne pas trop forcer sous risques de faire éclater le verre.
 
* Récupérer la vitre ou le double vitrage
 
* Si c’est un double vitrage, il faut séparer les deux vitres. Glisser une lame de cutter dans le joint contre la vitre. Travailler debout, avec la vitre verticale posée sur des tasseaux, en faisant passer le cutter du haut vers le bas. Faire pivoter la vitre pour toujours travailler dans cette position, du haut vers le bas. J’ai cassé 3 vitres en travaillant à plat et aucune à la verticale ! Enlever le joint de la même manière pour la deuxième vitre du double vitrage
 
* Dans l’idéal il faut travailler avec des vitres qui n’ont pas de traitement anti-UV, qui limite l’entrée des rayons dans le panneau. Les vitres avec un traitement UV ont un léger reflet. Si on souhaite comparer deux vitres, il faut les mettre côte à côté devant un fond blanc, s’il est teinté d’un côté, il y a traitement anti-UV.
 
* Pour nettoyer le joint restant sur la vitre, la poser à plat sur une table et passer une lame de cutter à 45°. Un coup de chiffon avec un peu d’acétone permettra d’enlever les derniers restes.
 
* Mesurer la largeur du cadre, entre les deux tasseaux, retirer 1cm, et couper la vitre à cette mesure. La vitre fait 1/2cm de moins de chaque côté, cela permet de ne pas la casser quand le panneau est posé sur le champ. Pour couper une vitre, tracer avec un diamant le trait de coupe puis passer un chiffon avec du pétrole. Positionner le trait de coupe sur le bord de la table, saisir fermement le bord à casser et effectuer un mouvement sec vers le bas. La découpe est plus évidente quand la partie à retirer fait au moins 10 cm et n’est pas trop longue. Si vous devez couper un verre dans la longueur et la largeur il vaut mieux commencer par la largeur puis la longueur.
 
* Couper le nombre de vitres nécessaires pour recouvrir entièrement le panneau.
 
* Nettoyer les vitres avec attention, particulièrement le côté qui sera à l’intérieur du panneau car on ne pourra plus y toucher une fois refermé.
 
* Faire un cordon de mastic PU noir sur le cadre et déposer précautionneusement les verres un par un sans effectuer de pression dessus, il ne faut écraser les cordons. Pour éviter la condensation, il ne faut pas chercher à étanchéifier à fond les panneaux.
 
* Passer la ponceuse avec un disque à lamelles sur le bord du verre pour casser l’angle et ne pas se couper.
 
* Faire un joint PU noir entre le bord du cadre et le verre et le lisser avec un doigt trempé dans l’eau savonneuse.
 
* Faire un joint PU noir entre les verres et le lisser de la même manière.
 
* Le panneau solaire thermique est terminé, bravo, il n’y a plus qu’à le laisser sécher puis l’installer.
 
 
}}
 
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{{ {{tntn|Tuto Step}}
 
{{ {{tntn|Tuto Step}}
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|Step_Title=Additional panels
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|Step_Content=Depending on the hot water requirements and the amount of sunlight, several solar thermal panels may be required. To make additional panels, repeat the previous steps. However, unlike the blind panel, the feeders must be through, i.e. the two copper pipes, hot and cold water, must protrude at the bottom of the frame on each side. The diameter must increase by 2mm in each additional panel: 12mm for the blind panel, 14mm in the second, 16mm in the third, etc. Care must be taken to properly connect the hot water feeders between them and also for cold water feeders.
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*Connect the feeders with hoses.
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*Insulate the feeders and their holes through the panels.
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Panneau_suppl_mentaire_-_durite.png
 
|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_Panneau_suppl_mentaire_-_durite.png
|Step_Title=Panneaux supplémentaires
 
|Step_Content=En fonction des besoins en eau chaude et de la puissance d’ensoleillement il faudra probablement plusieurs panneaux solaires thermiques. Pour faire des panneaux supplémentaires il faut reprendre les étapes précédentes. Cependant, à l’inverse du panneau borgne, les nourrices doivent être traversantes, c’est-à-dire que les deux tuyaux en cuivre, d’eau chaude et d’eau froide, doivent dépasser en bas du cadre de chaque côté. Le diamètre doit augmenter de 2mm dans chaque panneau supplémentaire : 12mm pour le panneau borgne, 14 dans le second, 16 dans le troisième, etc. Il faut faire attention à bien raccorder les nourrices d’eau chaude entre elle et de même pour l’eau froide.
 
* Raccorder les nourrices avec des durites.
 
* Bien isoler les nourrices et leur trou de passage dans les panneaux.
 
 
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{{ {{tntn|Tuto Step}}
 
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|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_PST_maison_3.png
 
|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Plomberie_expansion_membrane.png
 
|Step_Picture_02=Chauffe_eau_solaire_Plomberie_expansion_air_libre.jpg
 
 
|Step_Title=Installation
 
|Step_Title=Installation
|Step_Content===== Orientation ====
+
|Step_Content===== Orientation =====
Pour capter un maximum d’énergie solaire, de calories, le ou les panneaux solaires doivent être perpendiculaire aux rayons du soleil pour deux raisons :
+
To capture maximum solar energy, calories, the solar panel(s) must be perpendicular to the sun's rays for two reasons :
* en étant perpendiculaire aux rayons la densité énergétique est plus élevée, plus l’angle augmente plus le « nombre » de rayons captés sera réduit par unité de surface. Autrement dit la surface apparente du panneau, vue du soleil, réduit avec l’angle.
+
*By being perpendicular to the rays the energy density is higher, the more the angle increases, the more the "number" of rays captured will be reduced per unit area. In other words, the apparent surface of the panel, seen from the sun, is reduced with the angle.
* la vitre reflète les rayons, si les rayons arrivent perpendiculairement au verre, tous entrent dans le panneau, plus l’angle augmente, plus la part de rayons reflétés est élevée.
+
*the glass reflects the rays, if the rays arrive perpendicular to the glass, all enter the panel, the more the angle increases, the higher the proportion of reflected rays is.
Les panneaux solaires sont rarement mobiles et leur angle est donc fixé à l’installation. La puissance solaire est beaucoup plus forte en été qu’en hiver, sans parler de la durée des journées. L’énergie solaire est au moins trois fois plus importante en été qu’en hiver (voir tutoriel [[l'énergie dans l'habitat]]), les panneaux sont donc dimensionnés et orientés pour la période la plus critique : l’hiver.  
+
Solar panels are rarely mobile and their angle is therefore fixed to the installation. Solar power is much stronger in summer than in winter, not to mention the length of days. Solar energy is at least three times more important in summer than in winter (see tutorial [[energy in the home]]), so the panels are sized and oriented for the most critical period: winter.  
  
En plein hiver, en France, le soleil a un zénith à 30° avec l’horizon, c’est sa hauteur maximum. En été, sous ces mêmes latitudes, il monte à 60°. Dans l’idéal, les panneaux seront installés avec un angle de 60° à l’horizon, plein Sud. Sinon, pour limiter les pertes, on peut les mettre à la verticale contre un mur, c’est plus intéressant et moins dangereux que sur les toits.
+
In the middle of winter, in France, the sun has a zenith at 30° with the horizon, this is its maximum height. In summer, at the same latitudes, it rises to 60°. Ideally, the panels will be installed perpendicularly to the winter sun rays, so 90°+30°=120°. They form a 120° angle with the horizon, south oriented (see scheme) . Otherwise, to limit the losses, one can put them vertically against a wall, it is more interesting and less dangerous than on roofs.
  
L’été, la puissance solaire étant beaucoup plus importante, l’angle importe peu, les panneaux seront vite très chauds, voire trop. Un ombrage est intéressant pour limiter la surchauffe, une casquette sur un panneau à la verticale fait très bien l’affaire.
+
In summer, the solar power being much more important, the angle does not matter, the panels will quickly be very hot, even too much. A shading is interesting to limit overheating, a cap on a vertical panel does very well.
  
==== Plomberie ====
+
==== Plumbing =====
Les panneaux solaires thermiques doivent être positionnés au plus près du ballon d’eau chaude pour minimiser les pertes de chaleur.
+
The solar thermal panels must be positioned as close as possible to the hot water tank to minimize heat loss.
  
Les panneaux doivent être reliés à un ballon échangeur. En plus de la résistance électrique standard, un échangeur fait passer le liquide caloporteur dans le ballon pour transférer la chaleur des panneaux à l'eau sanitaire. On trouve ces ballons échangeurs en magasin de bricolage. Ils coûtent 15 à 30% plus cher que les ballons 100% électriques mais seront très rapidement rentabilisés. Sinon, quelques bons tutos permettent de les faire soi-même à partir d'un ballon classique.
+
The panels must be connected to an exchanger tank. In addition to the standard electrical resistance, an exchanger passes the heat transfer fluid through the storage tank to transfer heat from the panels to the domestic water. You can find these exchange tanks in DIY stores. They cost 15 to 30% more than 100% electric balloons but will pay for themselves very quickly. Otherwise, some good tutorials allow you to make them yourself from a classic tank.
  
Le système doit être équipé d’un régulateur et d’un circulateur. Dans notre cas le circulateur s’allume quand la température des panneaux est 10°C supérieure à celle du ballon, elle se coupe quand cette différence est inférieure à 5°C. Cela permet de ne pas refroidir le ballon la nuit ou quand le soleil se fait timide. Le ballon est également muni d’un vase d’expansion pour absorber la dilatation du fluide caloporteur les jours de grand soleil. Ces éléments sont en général fournis avec les ballons échangeurs solaires. On peut aussi les réaliser par soi-même.
+
The system must be equipped with a regulator and a circulator. In our case the circulator is switched on when the temperature of the panels is 10°C higher than that of the storage tank, it is switched off when this difference is less than 5°C. This prevents the balloon from cooling at night or when the sun is shy. The tank is also equipped with an expansion vessel to absorb the expansion of the heat transfer fluid on sunny days. These elements are generally supplied with the solar heat exchangers. You can also make them yourself.
  
Il est conseillé d'utiliser un liquide caloporteur alimentaire dans le circuit. S'il est utilisé l'hiver il doit être antigel, sinon il faut vidanger le système.
+
It is advisable to use a heat transfer fluid in the system. If it is used in winter it must be antifreeze, otherwise the system must be drained.
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|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_PST_maison_3.png
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|Step_Picture_01=Chauffe_eau_solaire_Plomberie_expansion_membrane.png
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|Step_Picture_02=Chauffe_eau_solaire_Plomberie_expansion_air_libre.jpg
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|Step_Picture_03=Chauffe_eau_solaire_soleil_hiver.png
 
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{{ {{tntn|Tuto Step}}
 
{{ {{tntn|Tuto Step}}
|Step_Title=Chauffage solaire
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|Step_Title=Solar heating
|Step_Content=Il est possible d’utiliser le même système de panneaux solaires thermiques en chauffage basse température. Le fluide caloporteur des panneaux est envoyé directement dans le réseau de tuyaux chauffant dans le sol ou les murs. Cependant, en solaire, le chauffage est bien moins évident que l’eau chaude sanitaire. En effet, pour le chauffage, on va demander un maximum d’énergie quand elle est le moins disponible : en hiver, alors que le besoin en eau chaude sanitaire s’étale sur toute l’année. De plus l’énergie nécessaire au chauffage de la maison est 6 fois supérieure à celle de l’eau chaude (voir tutoriel [[l'énergie dans l'habitat]]), il faudra donc 6 fois plus de panneaux pour le chauffage que pour l’eau chaude.
+
|Step_Content=It is possible to use the same solar thermal panel system in low temperature heating. The heat transfer fluid from the panels is fed directly into the heating pipe network in the floor or walls. However, in solar energy, heating is much less obvious than domestic hot water. Indeed, for heating, a maximum of energy is required when it is least available: in winter, when the need for domestic hot water is spread over the whole year. Moreover, the energy required for heating the house is 6 times greater than that of hot water (see tutorial [[energy in the home]]), so it will require 6 times more panels for heating than for hot water.
  
En exemple, selon les années, Riké couvre 10 à 30% de ses besoins en chauffage avec 14m² de panneaux alors qu’il dépasse les 90% de couverture avec 6m² de panneaux dédiés à chauffer son ballon de 350 litres eau chaude.
+
For example, depending on the year, Riké covers 10 to 30% of its heating needs with 14m² of panels, while it covers over 90% with 6m² of panels dedicated to heating its 350 litre hot water tank.
  
Une solution de chauffage solaire plus simple à mettre en œuvre a été documentée en février, c’est un [[Chauffage solaire version ardoise|convecteur solaire]], imaginé par Guy Isabel.
+
A simpler solar heating solution to implement was documented in February, it is a [Solar heating slate version|solar convector], imagined by Guy Isabel.
  
Pour les jours froids, un [[Poelito - Poêle de masse semi-démontable|Poelito]], poêle de masse à très haut rendement, est également documenté, grâce au travail de Vital Bies et de David Mercereau. Il est possible d’y ajouter un bouilleur pour chauffer l’eau chaude sanitaire. C’est le partenaire idéal des journées sans soleil !
+
For cold days, a [[Poelito - Semi-dismountable Mass Stove|Poelito]], a very high efficiency mass stove, is also documented, thanks to the work of Vital Bies and David Mercereau. It is possible to add a boiler to heat the domestic hot water. It's the ideal partner for sunless days!
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|Step_Picture_00=Chauffe_eau_solaire_47949921956_479ae5b9ec_k.jpg
 
}}
 
}}
 
{{ {{tntn|Notes}}
 
{{ {{tntn|Notes}}
|Notes=* Tutoriel réalisé par Camille Duband et Clément Chabot dans le cadre du Low-tech Tour France, en Avril 2018.
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|Notes=*Tutorial directed by Camille Duband and Clément Chabot during the Low-tech Tour France, April 2018.
* Ces panneaux solaires thermiques ont été développés et optimisés par Eric Lafond, alias Riké depuis plus de quinze ans. On en retrouve de nombreux installés entre l'Isère et la Drôme.
+
*These thermal solar panels were developed and optimized by Eric Lafond, alias Riké for over fifteen years. There are many installed between the Isère and the Drôme.
* Le tutoriel a été réalisé dans le collectif du Grand Moulin, à Saint Lattier en Isère
+
* The tutorial was realized in the collective of the Grand Moulin, in Saint Lattier in Isère
* https://fr.wikipedia.org/wiki/Chauffe_eau_solaire
+
*https://fr.wikipedia.org/wiki/Chauffe_solar_water
* https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9flexion_(optique)
+
* https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9flexion_(optical)
 
* https://fr.wikipedia.org/wiki/Coefficient_de_Fresnel
 
* https://fr.wikipedia.org/wiki/Coefficient_de_Fresnel
 
* https://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=11278#c5928+c20968213+c20968253
 
* https://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=11278#c5928+c20968213+c20968253
 
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Revision as of 10:02, 7 October 2019

Tutorial de avatarLow-tech Lab | Categories : Housing, Water, Energy

Chauffe eau solaire Chauffe eau solaire PST maison.png

Introduction

Solar panels are very efficient at taking advantage of solar radiation. In our latitudes the sun generates up to 1000 Watts per m². With photovoltaic panels we can capture 200 W / m², with thermal energy it rises to 800W / m², four times more! Solar panels are much more profitable than photovoltaic panels and much less expensive. The "home made" solution Eric Lafond offers us easily reaches 500W / m² for a cost of 15 € per m².

This [1] shows the solar power you can expect to receive, depending on your geographical position and the season.

Solar thermal panels are particularly useful for domestic hot water production. In this case they are called solar water heaters.

3 - 4m² (32 - 43 sq feet) of solar thermal panels will cover 90% of the hot water needs for a two person household throughout the year. The hot water tank will take over during cloudy days. If there are more inhabitants, and therefore more water being consumed, you need to increase the size of the solar panels. For example, 6m² (64.5 sq feet) for 6 people.

Eric's complete system - which includes home-made panels, supply pipes, coolant, solar balloon, circulator, and a regulator - will be profitable in two to three years. The panels installed at his house are in their eighteenth year.

These thermal panels are designed in the same way as those on the market: a solar collector containing a heat transfer fluid is sandwiched between an insulator and a sheet of glass. In this case, we will use the grill you find at the back of a fridge for the solar collector.. And we will use the door of the fridge as the insulator. The glass is from old double glazed windows. You will find many fridges in landfills or recycling areas, and double-glazing windows at many glaziers.

A big thank to Riké, who shared his know-how with us, from his 20 years of experience in the world of energy, and to the members of the Grand Moulin collective who welcomed us to the training they organized, particularly to Karine, Sylvain and Pascal. Thanks also to Jean-Loup for the explanation of glass cutting and soldering, and to all the other volunteers of the participative building site for their help.

Video overview

Materials

  • fridge doors of similar size (support)
  • grilles on the back of fridge of similar size (sensor)
  • rot-resistant wooden battens (douglas, larch ...)
  • 16mm-diameter copper tubes (plumbing)
  • double-glazed window panel
  • wood screw or self-drilling screw
  • washers
  • polyurethane sealant
  • corks
  • brass solder rods and paint stripper (?? - should this be flux?)

Tools

  • cutter and blades
  • pipe cutter
  • screwdriver and bits
  • hacksaw and/or grinder
  • blowtorch
  • handsaw and/or circular saw
  • sandpaper
  • solid iron tube (diameter 12mm)
  • protective equipment (goggles, gloves, brazing protection glasses)

Step 1 - Preface

Panel Orientation

The thermal solar panels that we are building will have to be installed facing directly south, ideally forming an angle of 60° with the horizon, (or vertically on the outside wall, if the former is not possible). Rooftop usage of these panels is much less efficient in the winter and causes overheating in the summer (more details in the installation phase).

Inertia

To maximize the effectiveness of the thermic solar energy, it is necessary to minimize the inertia in the light uptake and to maximize it in the storage or the diffusion. The panels work as soon as there is a sunbeam thanks to their low inertia. The heat is retained for a long time with its great volume and its good insulation.

The pipes of the refrigerator grill have a small diameter (4mm), so there is a low volume of heat transfer fluid to heat in the panel. This low inertia quickly increases the temperature as soon as the sun appers from behind the clouds and then heats the hot water balloon. The greater the diameter of the pipes, the more time it needs to heat the larger volume of fluid. and the less efficient the system becomes.

To ensure the temperature of the panels increases quickly, the space between the insulation and the glass need to be as small as possible. So the panel has to be as thin as possible, whilst ensuring that the grid doesn't touch either the insulator nor the glass. Otherwise those elements will conduct heat away from the panels.

Temperature

The temperatures can exceed 150°C (302°F) inside the panel, so it is essential to use materials resistant to heat and to UV radiations. Do not use sticks or paints with solvents which are not resistant to UV radiations. Here, we use PU putty and acrylic paint. For a good longevity, also make sure to use rot-proof local wood.

On winter nights, it can get very cold inside the panel. The different materials, insulation, metal, wood and glass will expand differently between winter night and summer sun. The joints that unite them must be thick to absorb the deformation, if they are not thick enough they will tear off.

Grid

The specific feature and ingenuity of these solar thermic panels is the use of refrigerator grills. But beware, not all grills are good and they must be used in the right direction! The grills must be provided with cooling fins and painted black (see photo). They must not be in galvanized steel, as the paint will not adhere. Similarly, some refrigerators are equipped with pipes connected by wire, but the surface of these grids is insufficient for this use.

The right grilles have a direction of assembly, the fins, comparable to louvers, must capture the sun. In a sense the sun will pass through, it's bad, in the other direction it will capture the rays, it's the good sense! They must be perpendicular to the sun's rays.

Tip: take the grid and lift it between the sun and yourself, in one sense the rays will pass and not in the other.

Refrigerating gas

Refrigerator grills are covered by a refrigerant, harmful to the environment, the greenhouse effect and the ozone layer. In France the refrigerating gases must be recovered. However, there are exemptions for equipment containing less than 3 kg of fluid until 2025. The domestic installations (refrigerator and air conditioner) are degassed before continuing their upgrading process. We can open the circuit without too much conscience.

Safety

Be careful, you will do something that may involve risks.

The information and advice given in this tutorial come from joint workshops and are neither perfect nor exhaustive. If you don't have certain tools or if you don't feel competent, don't hesitate to ask around for help. Remember to wear your safety equipment, to work in ventilated areas and do not put yourself in danger. Be careful, calm, and of course critical of any false good ideas you may have ("that's how it will go...").

Enjoy!

Step 2 - Grid recovery

Refrigerators are numerous in waste collection centres, it is necessary to identify those which have the adequate grids (see Preface - Grid) and of the largest possible dimension. Pinching the pipes at the outlet of the compressor will limit the exhaust of refrigerant gases. Cut the pipes as close as possible to the compressor to ensure maximum length with the grid. Unscrew the grid. Wash the grid with soapy water. Blow a blower into the pipes to remove impurities. Seal the pipes with tape to prevent impurities from getting into them, as they may have a small diameter and become obstructed.


Step 3 - Door recovery

Refrigerator doors are filled with insulating foam. By recovering them and assembling them they form the back of the panel. They must be flat (and not curved), it does not matter if there is a chamfer on the edges, it will be filled with mastic.

  • disassemble the refrigerator door.
  • Remove all the elements except the insulation and the door sheet: seal, laminations, bolts, handles, screws, stickers... If the inside is not flat, remove it too.
  • If the foam insulation is deformed, saw off the protruding parts to make the face as flat as possible. You don't need to have a beautiful surface either, it's the back of the panel.


Step 4 - Panel sizing

Ideally, the panels should be between 1.5 and 2m², if they are larger they will be heavy and therefore more complex to install. The glass may break if the panels deform. If they are smaller it will be necessary to increase the number of panels, therefore more work to do.

Grilles of similar size, slightly smaller than the doors, should be assembled. For a panel of about 2m² you generally need 3 to 4 grilles for 2 or 3 doors. In our case we have 3 grids and 3 doors.

  • Assemble at least 2-3 doors of similar sizes.
  • Collect at least 3 grids of similar sizes that fit on the 3 doors.



Step 5 - Making the frame

The refrigerator doors form the structure of the panel and are its insulator. They will be glued side by side, in the height. The difference in thickness of the doors does not matter, they are aligned on the front face, on the interior side of the panel.

  • Cut the doors so that they are all the same length.
  • Sand the doors
  • Place the doors on two rafters, length against length, metal sheet side down.
  • Make a joint along the length of the doors then glue them.
  • Cut 4 battens to form a frame on the panel.
  • Sand the battens
  • Put putty on the width of each batten and glue them under the frame, against the sheet metal, using clamps. Do not over tighten to have a good putty thickness (>1mm).
  • Let dry.
  • Turn the frame over on the rafters and make seal with putty inside and outside the frame and between the doors.
  • Smooth the joints with the finger. To smooth without "lumps" and to avoid getting putty on your fingers, dip your finger in soapy water regularly.
  • Let dry
Caution: The use of polyurethane involves risks: it is toxic by inhalation, reactive, irritating and very volatile. Use it in a ventilated space with protective equipment. Once polymerized (i.e. after stratification), the finished products are physiologically inactive..
Caution: The use of polyurethane involves risks: it is toxic by inhalation, reactive, irritating and very volatile. Use it in a ventilated space with protective equipment. Once polymerized (i.e. after stratification), the finished products are physiologically inactive..

Step 6 - Frame painting

  • Paint the frame, battens and door edges with mat black acrylic paint.
  • Let dry


Step 7 - Assembling the grid and copper pipes (feeders)

This step consists of connecting the solar collectors (refrigerator grid) to the heat transfer fluid circuit via two feeders (copper tubes). The feeders must have a diameter equal to the sum of the diameters of the pipes they feed, in addition, in our case, 3 pipes of 3mm inside diameter, it is necessary a feeder of at least 9mm inside diameter.

  • Position the grids on the frame, in the following direction, the blades in opposition to the sun's rays once the frame is vertical. If necessary, re-cut the grids to the correct size.
  • Each grid will be connected to two feeders, one with a "cold" water inlet and the other with a "hot" water outlet.
  • For each grid, cut the pipe with a pipe cutter about 10 cm from the grid and the other about 15 cm from the grid. It must be possible to fit each tube in a different feeder in the same plane.
  • Deburr the cuts
  • Carefully clean the tubes cut to a few centimetres with sandpaper. There must be no paint left to solder successfully.
  • Cut a passage in the frame to get the feeders out.
  • Cut 2 copper pipes, the feeders, so that they protrude about 15 cm from the panel
  • Position the two feeders. One will receive the "short" hot water pipes, the other the long cold water pipes.
  • Crush the ends of the two feeders on the blind side of the frame, the one by which the feeders do not go out.
  • Mark with pencil the place where the pipes and feeders meet.
  • Mark with a needle.
  • Drill the feeders to the diameter of the pipes (4mm).
  • Deburr the holes of the feeders.
  • Thread a metal rod about 12mm in diameter into each of the feeders with sandpaper at the end to remove the chips inside the pipes, as if to clean them.
  • Put the metal rods back into the feeders, they serve as stoppers for the grid pipes. If the grid pipes are pushed all the way down to the bottom of the feeder, the heat transfer fluid won't get through!
  • Insert each tube into the corresponding feeder
  • Hold the grids and feeders with iron wire in between.
  • Braze the grid pipe/feeders interfaces, making sure to braze all around the pipe. As the grid pipes are made of tinplate, the solder is made of brass or silver to avoid melting the metal.
  • Braze the blind ends of the feeders.
  • Remove the two metal rods that were used to stop the pipes from the grids.
  • Shake the frame to remove potential solder impurities.
  • Perform a "Riké" solder leak test. Moisten one thumb and put it at the entrance of one of the feeders, suck it up with your mouth and put your tongue on the 2e nurse. The tongue must stay stuck. Otherwise review the solder joints.

The feeders may be on the top or bottom of the frame, this does not change the proper operation of the panel. To be adapted according to the installation of each one.

Step 8 - Installing the grids in the frame

To concentrate heat on the drids, it must not be in direct contact with the door metal sheet. They are spaced by cork spacers. Cork is rot-proof and resistant to high temperatures.

  • Cut corks into 5mm thick slices with a cutter.
  • Thread a washer onto a screw and pass it through the blades of the grids then into a cork washer. The order of the elements must be as follows: screw head, washer, grid, cork washer. This forms a pad.
  • Prepare all the grids assembled with a pad every 30 cm. The objective is that the grid is close to the bottom of the frame without ever touching it. Adjust the number of pads according to the situation.
  • Clean the panel.
  • Position the grids and feeders in the frame.
  • Screw the studs to the panel without overtightening.
  • Make sure that the grids do not touch the bottom metal sheet, deform the grids if necessary.
  • Paint everything that is not black in black (screw head, washers, feeders...)


Step 9 - Panel closure

To create a greenhouse effect and limit convection between the grille and the outside, the panels will be closed with glass. Glassmakers get rid of old windows, especially double-glazing, by asking them nicely they can be recovered free of charge. Ideally, a glass thickness of 4mm is required for vertical panels and 5mm for inclined panels, more subject to hail and bad weather. It is not necessary to have thicker glasses, it reduces their performance.

  • Recover windows, to prevent them from breaking move the windows and glasses on the edge and not flat. To work with glass you must protect yourself: long sleeves, gloves and glasses.
  • Remove the glazing beads, slide a chisel or screwdriver between the window frame and the glazing bead on the inside of the window, tap with a hammer to separate the two and then remove the glazing bead by hand. Do the same for the other sides.
  • The glazing is wedged on the sides. Remove the shims with a plier. By moving the window frame slightly away from the glass, it is easier to remove the shims, be careful not to force the glass too much as this may cause it to burst.
  • Recover the glass or double glazing
  • If it is double glazing, separate the two panes. Slide a cutter blade into the seal against the glass. Work standing upright, with the vertical glass on battens, moving the cutter from top to bottom. Swivel the glass to always work in this position, from top to bottom. I broke three windows while working flat and none vertical! Remove the seal in the same way for the second pane of double glazing
  • Ideally it is necessary to work with windows which do not have anti-UV treatment, which limits the entry of the rays in the panel. Windows with UV treatment have a slight reflection. If you want to compare two panes, put them side by side in front of a white background, if it is tinted on one side, there is anti-UV treatment.
  • To clean the remaining seal on the glass, place it flat on a table and pass a cutter blade at 45°. A rag with a little acetone will remove the last remains.
  • Measure the width of the frame, between the two cleats, remove 1cm, and cut the glass to this measure. The glass is 1/2cm shorter on each side, so that it does not break when the panel is placed on the edge. To cut a window, trace with a diamond the cutting line then wipe a cloth with petrol. Position the cutting line on the edge of the table, firmly grasp the edge to be broken and snap it in a downward movement. The cut is most obvious when the part to be removed is at least 10 cm and is not too long. If you must cut a glass in length and width it is better to start with the width then the length.
  • Cut the number of panes required to completely cover the panel.
  • Clean the windows carefully, especially the side that will be inside the panel because you will not be able to do it once closed.
  • Make a bead of black PU putty on the frame and carefully place the glasses one by one without pressing them, do not crush the beads. To avoid condensation, the panels should not be completely sealed.
  • Pass the sander with a lamella disc over the edge of the glass to break the angle and not cut yourself.
  • Make a black PU seal between the edge of the frame and the glass and smooth it with a finger soaked in soapy water.
  • Make a black PU seal between the glasses and smooth it in the same way.
  • The solar thermal panel is finished, well done, just let it dry and install.

Step 10 - Additional panels

Depending on the hot water requirements and the amount of sunlight, several solar thermal panels may be required. To make additional panels, repeat the previous steps. However, unlike the blind panel, the feeders must be through, i.e. the two copper pipes, hot and cold water, must protrude at the bottom of the frame on each side. The diameter must increase by 2mm in each additional panel: 12mm for the blind panel, 14mm in the second, 16mm in the third, etc. Care must be taken to properly connect the hot water feeders between them and also for cold water feeders.

  • Connect the feeders with hoses.
  • Insulate the feeders and their holes through the panels.



Step 11 - Installation

Orientation =

To capture maximum solar energy, calories, the solar panel(s) must be perpendicular to the sun's rays for two reasons :

  • By being perpendicular to the rays the energy density is higher, the more the angle increases, the more the "number" of rays captured will be reduced per unit area. In other words, the apparent surface of the panel, seen from the sun, is reduced with the angle.
  • the glass reflects the rays, if the rays arrive perpendicular to the glass, all enter the panel, the more the angle increases, the higher the proportion of reflected rays is.

Solar panels are rarely mobile and their angle is therefore fixed to the installation. Solar power is much stronger in summer than in winter, not to mention the length of days. Solar energy is at least three times more important in summer than in winter (see tutorial energy in the home), so the panels are sized and oriented for the most critical period: winter.

In the middle of winter, in France, the sun has a zenith at 30° with the horizon, this is its maximum height. In summer, at the same latitudes, it rises to 60°. Ideally, the panels will be installed perpendicularly to the winter sun rays, so 90°+30°=120°. They form a 120° angle with the horizon, south oriented (see scheme) . Otherwise, to limit the losses, one can put them vertically against a wall, it is more interesting and less dangerous than on roofs.

In summer, the solar power being much more important, the angle does not matter, the panels will quickly be very hot, even too much. A shading is interesting to limit overheating, a cap on a vertical panel does very well.

Plumbing =

The solar thermal panels must be positioned as close as possible to the hot water tank to minimize heat loss.

The panels must be connected to an exchanger tank. In addition to the standard electrical resistance, an exchanger passes the heat transfer fluid through the storage tank to transfer heat from the panels to the domestic water. You can find these exchange tanks in DIY stores. They cost 15 to 30% more than 100% electric balloons but will pay for themselves very quickly. Otherwise, some good tutorials allow you to make them yourself from a classic tank.

The system must be equipped with a regulator and a circulator. In our case the circulator is switched on when the temperature of the panels is 10°C higher than that of the storage tank, it is switched off when this difference is less than 5°C. This prevents the balloon from cooling at night or when the sun is shy. The tank is also equipped with an expansion vessel to absorb the expansion of the heat transfer fluid on sunny days. These elements are generally supplied with the solar heat exchangers. You can also make them yourself.

It is advisable to use a heat transfer fluid in the system. If it is used in winter it must be antifreeze, otherwise the system must be drained.

Step 12 - Solar heating

It is possible to use the same solar thermal panel system in low temperature heating. The heat transfer fluid from the panels is fed directly into the heating pipe network in the floor or walls. However, in solar energy, heating is much less obvious than domestic hot water. Indeed, for heating, a maximum of energy is required when it is least available: in winter, when the need for domestic hot water is spread over the whole year. Moreover, the energy required for heating the house is 6 times greater than that of hot water (see tutorial energy in the home), so it will require 6 times more panels for heating than for hot water.

For example, depending on the year, Riké covers 10 to 30% of its heating needs with 14m² of panels, while it covers over 90% with 6m² of panels dedicated to heating its 350 litre hot water tank.

A simpler solar heating solution to implement was documented in February, it is a [Solar heating slate version



Notes and references

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