Spiritualité, Nouvel-Age - Energies libres
Construisez votre chauffe-eau solaire et produisez votre eau chaude.

Construisez votre chauffe-eau solaire et produisez votre eau chaude.

En 1989, Alter Alsace Énergies et le bureau d'études énergétiques Eco Chauffage ont réalisé un prototype de chauffe-eau solaire simplifié dans la région de Colmar. Cette première réalisation a permis de démontrer qu'il est possible de réaliser un système simple et performant à un coût de deux à trois fois inférieur à celui d'une installation solaire classique.
Ce site présente le capteur-stockeur ainsi que tous les éléments à connaître pour réaliser soi-même son capteur-stockeur solaire.

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Depuis la construction de ce capteur-stockeur solaire, les conditions d'achat en France d'un capteur solaire classique ont changé. En effet, le taux de TVA pour les capteurs solaires est passé de 20,6% à 5,5% et l'Adème a réorganisé sa politique d'aide pour les projets d'équipement (voir les aides financières). De plus, en faisant appel à un professionnel, vous bénéficiez de possibilités de réduction d'impôts (si vous en payez).

Vous avez donc le choix entre différentes formules pour votre chauffe-eau solaire. A vous de voir la plus intéressante pour votre cas. Vous trouverez sur les autres sites solaires des modèles et des adresses de fournisseurs de chauffe-eau solaires classiques. La solution présentée sur ces pages reste la plus économique de tous les cas de figure.

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Simplicité de la mise en oeuvre du capteur-stockeur solaire
La fabrication du capteur-stockeur ne demande aucune soudure et aucun branchement électrique. La simplicité est son principal atout.
3 étapes : captage, stockage et transfert,
1 seul élément, le capteur-stockeur.
Toutes les fonctions
(captage, stockage et transfert)
sont regroupées en un seul élément.

Le capteur-stockeur est constitué d'un coffrage isolant, d'une dalle de mortier de 8 cm d'épaisseur faisant office de stockage et d'un réseau de tube en polyéthylène réticulé de 16 mm de diamètre intérieur servant d'échangeur. Le tout est couvert d'un vitrage ou d'un polycarbonate afin d'obtenir une élévation de température par effet de serre.

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Attention également à laisser un jeu de dilatation entre le polycarbonate de surface et les vis de fixation.

Pour ma construction, je n'ai pas installé d'isolant transparent (polycarbonate en nid d'abeille ou aérogel de silice) mais j'ai utilisé du polycarbonate triples parois de 16 mm. La performance est moindre mais la douceur du climat breton permet cette économie.

Le raccordement du capteur-stockeur solaire sur une installation existante :
En été, dans les régions bien ensoleillées, l'apport solaire peut être suffisant pour fournir à lui seul l'eau chaude. Le chauffe-eau existant est alors hors-circuit.
Personnellement je ne commute pas en position "été" pour éviter la rechauffe complète du ballon lors de la reprise en position "hiver".

En hiver ou en mi-saison, le chauffe-eau existant complète l'apport solaire. Le thermostat du chauffe-eau électrique permet de régler la température de l'eau chaude.
Note concernant la tuyauterie :

1) pour éviter la surpression suite à l'élévation de température dans le capteur, un groupe de sécurité est nécessaire à l'arrivée d'eau froide. Il s'agit simplement d'un élément muni d'un clapet anti-retour et d'une sortie d'eau en cas de surpression d'eau (facile à trouver et abordable).

2) pour ceux qui connaissent des périodes de gel et qui n'ont pas mis l'isolant transparent (polycarbonate en nid d'abeille ou aérogel de silice), il y a lieu de prévoir un système de mise hors gel du capteur. Celui-ci peut consister à faire circuler de l'eau en boucle dans le capteur. J'ai fait ce type de boucle sur mon installation. Il s'agit d'un simple tube qui passe dans mon grenier proche de mon conduit d'évacuation des fumées. Je récupère ainsi des calories qui me permettent en cas d'alerte au gel de remonter la température de mon capteur. Une pompe commandée par thermostat active la circulation de l'eau. De plus, j'ai installé dans la dalle des "doigts" qui me servent de logement pour les deux sondes d'un thermomètre électronique. Je dispose ainsi d'une lecture directe de la température de la dalle. En hiver, selon le type de l'installation (avec ou sans isolant transparent) et selon sa localisation, le capteur-stockeur solaire sera plus ou moins exposé au risque de gel. A vous d'évaluer la situation, de choisir le type d'installation (avec ou sans isolant transparent), (avec ou sans boucle de mise hors gel). A savoir aussi, toute vidange du capteur-stockeur est impossible. Ceci est dû aux nombreuses boucles du tube PER dans la dalle.

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Un travail à la portée d'un bricoleur

Le coffre isolant
Il peut être constitué d'un coffrage en contre-plaqué marin dans lequel on place un isolant. Celui-ci doit être incompressible et résistant à des températures qui peuvent atteindre 90°C.
Nous conseillons l'utilisation de laine minérale (verre ou roche) employée couramment sous les chapes et résistant à cette température. L'épaisseur doit être de 4 cm sur les côtés et de 8 cm sur le fond.

La dalle
Une dalle de 8 cm de mortier permet de stocker l'équivalent de 50 litres d'eau par m². Afin d'assurer un bon enrobage du tube, il est conseillé d'ajouter un fluidifiant utilisé fréquemment par les maçons. La dalle doit être peinte en noir ou teintée en noir dans la masse. Les pigments noirs et le fluidifiant sont des produits faciles à trouver chez les fournisseurs de matériaux.

Le tube
Le prototype de 4 m² contient 120 m de tube polyéthylène réticulé (PER) de 16/20 posé en spirale et disposé en deux couches pour favoriser l'échange entre la dalle et l'eau qui va circuler à l'intérieur du tube. Le tube est posé sur un treillis métallique et doit être d'un seul tenant (pas de raccords noyés dans la dalle). Le PER se trouve chez tous les fournisseurs de matériel de chauffage.

La couverture transparente
Elle est constituée d'une couche de 5 cm d'isolant transparent (polycarbonate en nid d'abeille ou aérogel de silice). Celui-ci est protégé par un vitrage ou un polycarbonate double paroi de 6 ou 10 mm d'épaisseur. Ce dernier peut se scier, il est plus isolant et plus léger que le verre. Le polycarbonate utilisé doit être traité contre les rayons U.V..

Polycarbonate triple paroi.
L'ensemble est maintenu par une cornière alu. Pour ma construction, je n'ai pas installé d'isolant transparent (polycarbonate en nid d'abeille ou aérogel de silice) mais j'ai uniquement utilisé du polycarbonate triple paroi de 16 mm. La performance est moindre mais la douceur du climat breton permet cette économie. L'isolant transparent a un rôle essentiel pour limiter les pertes nocturnes et garantir le hors gel sous des climats moins cléments. Il est parfois difficile de s'en procurer (d'ici quelques temps je proposerai sur ce site une liste de fournisseurs pour ce matériaux).

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Un peu d'imagination orientée au Sud...
Le format du capteur-stockeur est libre, il peut être carré ou rectangulaire. Afin d'assurer une production autonome d'eau chaude pendant environ 6 mois, nous conseillons d'installer 1 à 1,5 m2 par personne.
Le capteur doit être orienté au sud avec une tolérance d'environ 30 degrés vers l'est ou vers l'ouest.
Son inclinaison doit se situer entre 30 et 45°; toutefois pour la qualité architecturale, il peut être envisagé d'intégrer le capteur-stockeur dans le mur de la maison. Dans cette configuration, le dimensionnement préconisé
ci-dessus doit être majoré de 50%.

Pour une installation en toiture, il faut tenir compte du poids du capteur-stokeur (200kg/m² !). Dans ce cas, seul un mur épais et adapté peut supporter un tel poids comme vous pouvez le voir dans les images de mon capteur-stockeur. L'installation au sol est plus aisée. A chacun d'imaginer sa solution en tenant compte de l'architecture de la maison, de l'exposition et des longueurs des raccordements qui doivent être limités. Le choix de l'emplacement est une étape importante qui mérite qu'on prenne le temps de bien y réfléchir.

Attention aux ombres possibles surtout en hiver !

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Les résultats...

Un suivi précis pour évaluer les apports du capteur-stockeur solaire
Pour évaluer les performances, j'ai mis en place, depuis 1997, un suivi mensuel de ma consommation électrique pour la production d'eau chaude grâce à un petit compteur branché en parallèle sur la résistance électrique du chauffe-eau. Le capteur-stockeur fait baisser sensiblement les consommations du chauffe-eau électrique puisqu'il "préchauffe" l'eau qui entre dans le ballon d'eau chaude.

Pour bien comprendre le procédé, il faut savoir comment fonctionne un chauffe-eau électrique. Une résistance chauffe l'eau jusqu'à une température pré-réglée. Un fois cette température atteinte, le thermostat déconnecte la résistance. Ainsi selon la quantité d'eau que vous prélevez, votre chauffe-eau électrique consomme plus ou moins d'électricité. De même selon la différence de température entre l'eau froide à chauffer et l'eau chaude à fournir, le travail de la résistance électrique est plus ou moins important. L'intérêt du couplage entre le capteur-stockeur solaire et le chauffe-eau électrique réside dans le fait que le premier augmente la température de l'eau qui entre dans le chauffe-eau électrique. Ainsi le travail de la résistance électrique est amoindri voire totalement annulé par le "préchauffage" solaire.

Le suivi de la consommation avant connexion du capteur-stockeur fait apparaître une variation saisonnière importante. Cette variation n'est pas due à un changement des usages mais au simple fait que la température fournie par le réseau est plus froide en hiver (entre 2° et 5°) qu'en été (jusqu'à 12°) en été. Même en hiver le capteur-stockeur peut apporter un économie importante par la simple élévation de température de l'eau du réseau.

A noter aussi : vos habitudes de consommation ont une influence sur les économies réalisables. Si vous vous douchez le soir, vous injectez l'eau du capteur-stockeur vers le chauffe-eau électrique. Elle est à son maximum grâce au soleil de la journée. Si vous vous douchez le matin, le capteur-stockeur aura perdu une partie non négligeable de la chaleur de la journée précédente et c'est donc de l'eau moins chaude que vous injecterez dans le chauffe-eau électrique. Vos performances dépendent donc de vos rythmes de vie.

Consommations annuelles (avril à mars) :

Kwh consommés en 97 - 98 (pas de chauffe-eau solaire) : 2 573 Kwh
Kwh consommés en 98 - 99 (pas de chauffe-eau solaire) : 2 621 Kwh

Kwh consommés en 99 - 00 (avec chauffe-eau solaire) : 1 418 Kwh
46% = apport du capteur-stockeur solaire
54% = apport de l'appoint électrique
Ce qui signifie 46% d'économie

Pour une installation ailleurs, on peut largement espérer mieux. Le climat du Centre-Bretagne est des moins ensoleillés de France. Consulter la carte d'ensoleillement pour estimer votre potentiel. Je pense que ce système peut faire réaliser jusqu'à 60% d'économies dans de bonnes conditions.

Nombre d'heures de soleil par an selon les zones

D'après des données moyennes relevées entre 1946 et 1960. zone A : moins de 1750 h/an
zone B : 1750 à 2000 h/an
zone C : 2000 à 2225 h/an
zone D : 2225 à 2250 h/an
zone E : 2550 à 2750 h/an
zone F : plus de 2750 h/an
Cette carte donne des indications générales. Il y a bien sûr des variantions importantes à l'intérieur des zones comme par exemple certaines zones de montagne ou des secteurs littoraux souvent nettement plus ensoleillés que les terres intérieures .
Mille excuses pour ceux qui habitent ailleurs, je n'ai pas d'autres données.

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Des aides pour investir dans les énergies renouvelables

Avant de vous lancer dans l'auto-construction, vous faites naturellement une évaluation qui détaille l'implantation, les surfaces, les différents matériaux à se procurer et comment monter le tout pour que ça devienne un chauffe-eau solaire.
Un dossier de demande de financement n'est pas autre chose ! Il faut simplement y apporter un peu de soin et quelques détails essentiels. Ces aides financières permettent de prendre en charge une partie de votre investissement dans des proportions parfois importantes (70%).
Voici une aide pour réaliser votre dossier de demande de financement.

A qui s'adresser ?

Les aides publiques varient avec le temps et le lieu géographique, elles peuvent émaner de l'Union Européenne, de l'État via l'ADEME, de la DIREN, de la Région, du Conseil Général, voire de la Communauté de Communes dans laquelle vous résidez. D'autres organismes gérant des programmes de développement peuvent aussi être intéressés par votre projet.
Chaque partenaire élabore sa propre règle de financement et il suffit de les interroger pour connaître leur politique de soutien au développement des énergies renouvelables. La première démarche consiste à s'adresser à la délégation de l'ADEME dans votre région voir les adresses :
http://www.ademe.fr



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La construction de mon capteur-stockeur solaire étape par étape

Le contexte
J'habite une maison assez ordinaire en Bretagne. Le toit de la partie annexe à l'habitation était à refaire. Ce fut l'occasion de lancer deux chantiers, la rénovation de la toiture et la construction du capteur-stockeur solaire intégré.
C'est la maison avant le démarrage des travaux. Remarquez l'orientation favorable de la toiture, pente proche de 45° et orientée au Sud.

La construction du support du capteur-stockeur

Notez bien que la pose en toiture n'est pas la solution optimale d'un point vue travaux pour ce type de capteur (voir les dimensions).

Pour porter le capteur-stockeur, une charpente ne peut convenir à cause du poids de l'ouvrage (voir les dimensions). J'ai donc monté trois triangles en béton coffré et armé assis sur le mur du bâtiment et sur des murets de séparation à l'intérieur du bâtiment. Ces triangles servent de support au capteur lui-même. =>

le coulage du béton dans le coffrage du triangle

En plus du "talon" de butée en bas du triangle, les tiges filetées vont permettre l'ancrage du capteur-stockeur.

Les trois supports béton sont maintenant prêts à recevoir le coffrage du capteur-stockeur.
Au deux tiers de la hauteur il y a une poutrelle horizontale qui relie les trois triangles entre eux.

C'est ce coffrage qui repose sur les trois triangles. La laine de roche est disposée à l'intérieur.

Le tube PER est fixé sur le treillis à béton en un seul morceau sans raccord et en deux couches, une dessus et une dessous. Notez bien la façon de faire, c'est pas simple ! Les fixations sont en fil électrique.
Cet ensemble est destiné à être totalement noyé dans la dalle de béton.
Un détail : pour limiter les pertes nocturnes, on fait sortir l'eau chaude par la boucle du dessous. Il vaut mieux le noter avant de couler le mortier.
La laine de roche est dans le coffrage, recouverte d'un film PVC pour ne pas l'humidifier pendant le coulage du béton.
Le coffrage amovible est une poutre qui est déplacée au fur et à mesure de l'avancement du séchage de la dalle.
En effet la dalle est coulée à 45° par étapes successives. Un coulage à plat et une inclinaison après séchage sont exclus à cause du poids qui rend impossible tout déplacement de l'ouvrage.
La dalle est maintenant entièrement coulée. Après un premier séchage on peut utiliser une peinture noire acrylique qui améliore les performances d'absorption du rayonnement solaire.
Avant de poser le polycarbonate, il faut laisser sécher le béton pendant au moins un mois en l'abritant des intempéries.

La couverture transparente ne doit pas reposer directement sur la dalle, un écart de 1 cm est souhaitable. Pour respecter cet écart, il faut disposer régulièrement des petites calles qui seront fixées au polycarbonate. J'ai utilisé pour cela les calles en forme de petits tubes avec un disque au milieu qui servent à maintenir les étagères dans les placards préfabriqués. On les trouve en magasin de bricolage. J'ai introduit une partie dans le polycarbonate jusqu'à venir en butée sur le disque et l'autre partie sert à maintenir l'écart. Sur la photo de bas de page on aperçoit les cales disposées régulièrement sous le polycarbonate. Pour l'étanchéité, j'ai utilisé ce type de papier goudronné recouvert d'aluminium. Il peut remplacer des cornières et présente l'avantage d'être maléable et adhésif. Il se trouve assez facilement en magasin de bricolage.
C'est une vue du montage définitif.

L'étanchéité fait partie des difficultés qu'il ne faut pas négliger. Les pluies d'hiver poussées par le vent ont tendance à s'infiltrer dans la moindre ouverture.


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Des liens vers d'autres sites et des adresses utiles ...
Voici quelques liens de sites présentant des conseils pour la constructions de capteurs solaires ou plus généralement présentant les énergies renouvelables. Chacun des sites proposés vous apporte un lot d'adresses ou de liens utiles.

Des sites associatifs : Des sites de particuliers auto-constructeurs de chauffe-eau solaires :
L'association CIELE, basée en Bretagne, présente sur son site une documentation très complète sur les énergies renouvelables, elle anime également un forum internet sur ce thème.
http://www.ciele.org
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Le Comité de liaison des énergies renouvelables est la fédération des associations de promotions de énergies renouvelables en France
http://www.cler.org

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Ce site présente le réseau "Sortir du Nucléaire", des infos sur la lutte anti-nucléaire et des liens sur les énergies renouvelables
http://www.sortirdunucleaire.org http://www.sortirdunucleaire.org
Pierre Amet est un ami plein de ressources. Il met à disposition son expérience dans l'auto-construction d'un chauffe-eau solaire classique.
http://amet.pierre.free.fr
Chez le même auteur, participez au forum sur le thème : "Energies renouvelables : pour moins de gaspillage et plus d'autonomie"

http://fr.groups.yahoo.com/group/auto construction_solaire_thermique/

Une réalisation déjà ancienne mais tout à fait performante pour un coût remarquablement bas.
http://perso.wanadoo.fr/michel.flegon/bri/solair01.htm
Un site spécialisé sur le sujet,
mérite le détour :
http://www.outilssolaires.com




Construisez votre chauffe-eau solaire et produisez votre eau chaude. (Spiritualité, Nouvel-Age - Energies libres)    -    Auteur : zen - Canada


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dernière mise à jour : 2007-02-25

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