Chauffage solaire version ardoise

Author avatarLow-tech Lab | Last edit 9/12/2019 by Clementflipo

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

Introduction

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

Le soleil transmet de l'énergie à la terre par rayonnement. A l'équateur, le rayonnement atteint la puissance de 1000 W/m², c'est par comparaison, la puissance d'un petit chauffage électrique.

L'énergie solaire est une énergie gratuite et intermittente, qu'il est relativement simple de transformer efficacement sous forme de chaleur, (rendement facilement supérieur à 60%).

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

Cet autre site permet de calculer ces valeurs presque partout sur terre en tenant compte de la ligne d'horizon, de l'orientation des panneaux et d'autres paramètres. Les valeurs affichées par défaut correspondent à l'énergie photovoltaïque générée, mais il est possible d'afficher la radiation en kwh/m2.

Le capteur à air

Concrètement, il s'agit de transformer le rayonnement solaire en chaleur grâce à ce qu'on appelle un corps noir (par exemple le goudron très chaud l'été ou encore le tableau de bord d'une voiture garée en plein soleil).

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

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

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

Principe:

En hiver, le capteur aspire l'air de l'habitat par le bas, le chauffe grâce au soleil rasant, puis le restitue à l'habitat par la sortie haute, à une température pouvant atteindre 70°C localement (instantanément dilué dans l’atmosphère ambiante).

En été, une trappe extérieur permet de rejeter l'air chaud du capteur dehors en aspirant par la même occasion l'air de l'habitat, créant ainsi une ventilation naturel.

Un clapet relié à un vérin thermostatique, permet de gérer automatiquement et sans électricité, l'ouverture de la circulation d'air, seulement quand celui-ci a atteint plus de 25°C dans le capteur.

Video overview

Materials

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

Capteur:

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

Système clapet:

facultatif:

  • Pare-pluie
  • Adhésif d'étanchéité

Tools

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

Step 1 - Cadre

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

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

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

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

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

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

Step 2 - Fond et isolation du cadre

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

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

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

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

Step 4 - Facultatif: Protection pare-pluie

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

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

Step 5 - Trappe "été"

  • Sur la partie haute du cadre, ouvrir une trappe de 300mm de long par 30mm de large. Elle se fait au raz du fond.
  • Fixer par l'intérieur la grille antirongeur
  • A l'aide d'adhésif double face, centrer et coller un rectangle d'isolant pour parquet sur la face inférieur du larmier, qui sert ici de couvercle.
  • Positionner 4 pattes à vis autour de la trappe en prenant soin de vérifier que l'isolant pour parquet pourra bien se placer dans le rectangle formé par les pattes à vis.
  • Percer le larmier pour qu'il puisse s’emboîter sur les pattes à vis.
  • Le mettre de coté, il sera ajouté à la fin du montage.

Step 6 - Surface réfléchissante

Remarque: Afin de réduire la perte d'énergie dans le capteur, le fond en contreplaqué filmé est recouvert d'une couche d'aluminium permettant de réfléchir le rayonnement infrarouge dans le capteur.

  • Tapisser le fond du capteur d'adhésif aluminium.

Step 7 - Joint compribande vitre

  • Poser un joint adhésif compribande sur les liteaux du cadre à 1mm du bord, tout le long du cadre. Il servira à accueillir la vitre.

Step 8 - Circuit de chicanes

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