Chauffe eau solaire sans prétention

[Forhorse]

Bonjour à tous,

Pour faire suite à l’aménagement de mon écurie (https://www.econologie.com/forums/mon-ecurie-projet-de-renovation-econologique-t8678.html) et comme promis dans le sujet à propos du chauffage solaire à base de canette, voici ma modeste contribution concernant un petit projet de chauffe-eau solaire à base du tuyau PE d’irrigation.

Voici donc, sous forme de reportage photo, les grandes lignes du projet.
Ayant une grande longueur de tuyau à disposition (tuyau d'irrigation PE diam 16 que j'ai eu la chance de pouvoir récupérer) j'ai commencé par bricoler un support pour le futur capteur solaire.
Une simple croix en bois me semblait suffisant pour mon projet.
J'ai donc assemblé deux demi-chevron de 4m à mis bois renforcé par des équerres à charpente.


Reste "plus qu'a" enrouler le tuyau pour former une grosse galette. Le tuyau est fixé à l'aide de cavalier pour câble électrique tous les 3/4 de tour et les spires sont attachée entre elles avec du fil de fer. Le résultat n'est pas très beau mais pour un premier essais ça devrait aller.


L'ensemble est posé tel quel en toiture

J'y ai enroulé environ 225m de tuyau, ce qui constitue un capteur d'une surface net de 4.1m²
La contenance est d'environ 45l, et en statique, par un beau soleil sans nuage et sans vent il faut environ 1 heure pour élever ce volume d'eau à une température d'environ 45-50°C

Le capteur est relié à un cumulus électrique de 200l tout ce qu'il y a de plus classique. et la circulation est assurée par un circulateur de chauffage central.
La plomberie est extrêmement simple puisque je n'ai même pas mis de groupe de sécurité. C'est le ballon du suppresseur qui ferra également office de vase d’expansion si nécessaire (mais ça m'étonnerais)

Petite vue sur ma "station d'eau"


Détails du départ vers le capteur

L'eau froide est puisé en bas du ballon, et envoyé vers le capteur solaire par le circulateur.
Le retour se fait sur le haut du ballon, par le côté de la sortie d'eau chaude.


Voilà donc mon installation.
Pour les performances du système il va falloir attendre un peu. Depuis que j'ai finalisé l'installation on a pas eu vraiment de soleil (le ciel est presque constamment couvert... mais sans une goutte de pluie, le genre de météo typique pour m’énerver )

Je dois aussi installer un thermostat différentiel, ou un solarimètre je ne sais pas encore, car pour l'instant l'installation fonctionne sur programmateur

Si ce premier prototype fonctionne correctement (je pense qu'il faudra 2 jours de grand soleil pour fournir 200l d'eau à 40-45°C) j’améliorerais alors le capteur, sans doute en faisant un caisson isolée pour la galette de tuyau (que je referais plus proprement) avec une vitre par dessus.

[sherkanner]

T'as pense a mettre ca derrière un verrière, protégé du vent, histoire de limiter les pertes thermiques par le vent

[dedeleco]

Intéressant et utile.

Quelques remarques de bon sens.

Suivant la force du soleil, il faut réguler la vitesse de circulation pour conserver une T minimal (30°C?) et le circulateur n'a pas en général cette capacité, sauf pulsé quelques secondes contrôlé par la T avec le microprocesseur ou circuit logique élémentaire, et thyristor, donnant des pulses de quelques secondes à rapport cyclique fixé par la T de sortie. Les quelques secondes doivent être supérieures au temps de démarrage du circulateur.
Sur APPER il y a d'autres solutions.
Sinon il risque d'être trop rapide et même refroidir l'eau déjà chaude.
La T de l'eau qui sort est un vrai solarimètre simple mesurant l'essentiel.
Cela me paraît crucial en physicien.

Comparer entre tuyau marron cleir et tuyau bien noir qui absorbe plus ???

Mettre un film plastique transparent dessus pour voir le gain en T surtout important avec du vent, en coupant les pertes par convection.
Un plastique simpliste sera quasi aussi efficace que du verre.

Un film à bulles vendu pour serre pas cher peut être efficace en hiver comme un double vitrage (voir serre sur econologie).

Donc pas mal de tests utiles si possible en enregistrant la T en fonction du temps !!
.

[dedeleco]

Quelques idées :
Vu les 45 litres du tube qui mettent un temps certain à se chauffer même avec les 4KW du soleil fort bien en face, le plus simple est un thermostat basique avec mesure de T, 1 ou 2 mètres avant la sortie du tube au soleil, et qui arrête dés que l'eau qui va sortir est trop froide. 1 ou 2 mètres ou plus à ajuster, correspondent au temps d'arrêt du circulateur pour éviter la sortie de l'eau trop froide.
Il marchera par à coups de lui même sans jamais sortir de l'eau froide ou trop chaude, si les tuyaux intermédiaires sont isolés.


Par temps sans soleil, il peut être utile de préchauffer l'eau froide à 25 à30°C avec le capteur avant qu'elle rentre dans le cumulus électrique pour économiser pas mal avec un réservoir tampon à bas T préchauffé sur l'arrivée d'eau froide (ou circulation d'eau au bas du ballon) ???
C'est un montage très différent mais économique en électricité, vu son fonctionnement plus longtemps par temps nuageux.
Une vanne 3 voies pourrait permettre de sélectionner entre les deux possibilités ??????

[citro]

Comme dit plus haut, pour optimiser le captage il faudrait:
- peindre le tuyau en noir
- enserrer le tuyau dans un chassis étanche à l'air et isolé en fond avec une vitre.
- poser une surface réfléchissante sous le tube pour chauffer la face inférieure du tube vu que tu n'utilises pas un capteur plan

La vitre protège du vent, de la pluie et créé un effet de serre et l'emballement thermique qui en résulte.

Je laisses à d'autres prodiguer les conseils pour la régulation et le transfert des calories vers le ballon.

Félicitations pour ton initiative et ta réalisation.

[Forhorse]

En ce qui concerne la couleur du tuyau (j'ai pas eu le choix c'est de la récupération...) je ne suis pas certain que le noir est indispensable.
En effet, ce qui compte c'est la couleur dans le domaine des infrarouge (et non pas dans le domaine visible)
Hors, le tuyau marron à un aspect mat, et je pense que dans le domaine des infrarouges il est proche du noir, et peut être même plus noir que le tuyau noir qui à lui un aspect brillant.

Bref pour l'instant je ne pense pas que ce soit le plus important.
Par contre, comme vous les faites tous remarquer un vitrage au dessus améliorerait certainement beaucoup plus les performances, j'en suis conscient. Mais un autre problème ce pose : le prix !
Si j'ai l'occasion de récupérer des vitrages dans ce but je le ferrais, mais je ne vais pas acheter spécialement du verre ou un plexi pour ce projet, car au final ça reviendrait presque aussi chère que d'acheter un vrai capteur solaire.

En ce qui concerne la régulation, j'appliquerais sans doute le principe donné par dédé, mais je dois encore acheter des sondes.

[sherkanner]

Ou alors un simple cadre en bois entouré de plastique transparent, ca devrait avoir le même effet sans le prix.

[Forhorse]

Ou alors un simple cadre en bois entouré de plastique transparent, ca devrait avoir le même effet sans le prix.

Ouais genre plastique de serre bien tendu... pourquoi pas !
Après tout le capteur en lui même n'est pas très optimisé (capteur en plastique) alors pourquoi ne pas rester dans le même esprit.
Pas la peine de chercher les performances extrême, mais simplement améliorer un peu quelque chose de simple.
Je vais voir ce qui est faisable d'ici peu.

[citro]

Le noir mat absorbe mieux les radiations car il absorbe un spectre plus large que le marron ou le rouge...

Si peindre le tuyau avec une bombe de peinture noir mat (à barbecue, par exemple, qui résiste aux températures élevées), te dérange, tu peux aussi passer ton tuyau au noir de fumée (bouchon de liège brûlé, charbon de bois...).

15% de gains thermiques sont largement envisageables.

[sherkanner]

Ensuite tu peut p'tet aussi isoler le tuyau qui descend avec ce qui te tombe sous la patte. Chanvre, paille, un truc emmitouflé dans un vieux draps et scotché, peux importe. Faudras juste éviter de te faire bouffer ton isolation par tes équidés.