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'''Ballon électrique''' | '''Ballon électrique''' | ||
Le ballon électrique est un réservoir d'eau avec un seul circuit d'eau. L'eau entre dans le ballon, est chauffé par une résistance électrique et ressort du ballon. Ce système est utilisable uniquement sur une période festival. | Le ballon électrique est un réservoir d'eau avec un seul circuit d'eau. L'eau entre dans le ballon, est chauffé par une résistance électrique et ressort du ballon. Ce système est utilisable uniquement sur une période festival en extérieur (risque de gel). | ||
Tutorial de 
Low Tech Developer | Catégories : Eau, Énergie, Hygiène
Douche solaire constituée d'un corps de chauffe contenant 2 radiateurs, ainsi qu'une douche réalisée à partir de cuve en plastique.
Douche solaire constituée d'un corps de chauffe contenant 2 radiateurs, ainsi qu'une douche réalisée à partir de cuve en plastique.
douche, douche solaire, radiateur, chauffe eau
Qui n'a pas rêvé de se laver avec une douche solaire ?
Le soleil représente une source abondante et facilement disponible d'énergie. En générale, chaque transformation d'énergie pour l'électricité présente un rendement faible :
- 20% pour le solaire (photons -> électricité)
- 30% pour l'éolien (mécanique -> électricité)
- 30% pour le nucléaire (thermique -> électricité)
Cherchons donc à minimiser les transformations d'énergie !
Dans cet optique, je me suis intéressé à la douche solaire, je voudrais partager avec vous le mode d'emploi pour réaliser un chauffe eau solaire, ainsi qu'une douche en extérieure. Le chauffe eau solaire présentée ici est réalisé à partir de deux radiateurs simple paroi de 1m² chacun, d'un cadre, d'un ballon de 80L avec échangeur et d'une douche.
Le chantier a duré 5 jours, 1 jour pour le cadre et les radiateurs, 4 jours pour la plomberie. La plomberie est décidément la partie la plus complexe de ce tutoriel !
Les étapes du projet :
Réfléchir
Fabriquer la douche solaire
Utilisation régulière
Pour le cadre
planche OSB
Poutre, planches
Vis à bois
structure transparente pouvant être attachée au cadre (plexiglass, verre ou fenêtre)
matériaux réfléchissant et isolant (couverture de survie avec isolant ou cache vitre pour voiture)
Tasseaux
2 radiateurs simple paroi
Pour le cadre
Scie circulaire + circuit long pour couper
Visseuse
serre-joint
Scie radiale
Comment réchauffer l'eau ? Soit avec de l'électricité, et il s'agit d'un ballon électrique, soit avec une source de chaleur, et on utilisera un ballon avec échangeur.
Ballon électrique
Le ballon électrique est un réservoir d'eau avec un seul circuit d'eau. L'eau entre dans le ballon, est chauffé par une résistance électrique et ressort du ballon. Ce système est utilisable uniquement sur une période festival en extérieur (risque de gel).
Ballon avec échangeur
Le ballon avec échangeur avec un ballon avec deux circuits d'eau. Il permet de transférer la chaleur d’un fluide à un autre sans que ceux ci ne se mélangent. Dans un ballon, il prend la forme d’un serpentin où le fluide circulant dedans vient réchauffer l’ECS (Eau Chaude Sanitaire) présente dans le ballon.
Dans le cas d'une douche solaire, voici les circuits d'eau :
circuit ouvert : réseau, eau froide -> douche, eau froide
circuit ouvert : réseau, eau froide-> ballon, échangeur -> douche, eau chaude
circuit fermé : chauffe eau solaire, eau chaude -> ballon, échangeur -> eau froide -> chauffe eau solaire, eau chaude
Avec ce système, le circuit récupérant l’énergie solaire dans le panneau est indépendant du circuit d’ECS. Ainsi l’eau utilisé pour une douche ne sera pas passé dans le panneau. Comme les circuits sont indépendants, l'eau du circuit fermé peut être glycolé.
Fonctionnement en hiver ?
Lorsque l'eau gèle, elle se fige et gagne en volume, ce qui peut endommager le réseau. Afin de pallier à ce problème, il faut utiliser un fluide avec une température de solidification inférieure à la température extérieure.
Un exemple est l'eau glycolée, il s'agit d'une eau à laquelle on a ajouté un pourcentage de glycol (par exemple 20%) afin que cette eau ne puisse geler. L'eau glycolé ne peut être utilisé avec le ballon électrique, car il ne faut pas se doucher avec de l'eau glycolé. En revanche, il est possible d'avoir de l'eau glycolé dans le ballon avec échangeur. (circuit fermé).
Seul le système avec de l'eau glycolé (et donc le ballon avec échangeur) peut être utilisé toute l’année à l’extérieur.
Raccordements et les différents types de tuyauterie
La Plomberie ! Un vaste chantier, et sûrement la plus grande difficulté de ce tutoriel. Afin de s'assurer de l'étanchéité du circuit, il convient de bien se renseigner.
Les choix techniques et les explications
Comment choisir la bonne tuyauterie et le bon ballon ? Comment identifier les raccordements ?
Nous avons choisit de réaliser un ballon avec échangeur, afin d'utiliser l'énergie du soleil (d'où l'intérêt de ce tutoriel !). Ce ballon a été acheté d'occasion sur 'Le bon coin'. Il sera également possible en théorie d'utiliser ce ballon l'hiver. Comme la douche est en extérieure et non isolée, la douche ne sera pas utilisée l'hiver. Il faudra donc purger le circuit l'hiver.
Pour la tuyauterie, nous avons choisit
- des tuyaux de jardin et des tuyaux PER, le tuyau de jardin est flexible et peu cher, le tuyau PER est non flexible et peu cher.
- des embouts, des té, des bouchons en laiton, car moins cher
- pour les raccordements, si l'embout est plat, on utilise un joint en caoutchouc, sinon, on utilise de la filasse avec de la graisse. Si le joint en caoutchouc ne donne pas satisfaction, on utilise de la filasse avec de la graisse.
Pour le corps de chauffe, d'autres systèmes sont possibles,
- un simple tuyau de jardin peint en noir (non utilisé car il y a des pertes thermiques importantes)
- peindre le ballon en noir (utile pour un besoin plus important)
- utiliser le circuit de refroidissement d'un réfrigérateur (non utilisé car il faut géré un fluide polluant)
Notre besoin est de prendre 4 douches en extérieur pendant l'été. Nous avons donc opté pour deux radiateurs simple parois en série.
- Poncer avec un outil rotatif les radiateurs pour enlever la rouille, ainsi que la peinture
- Nettoyer l'intérieur des deux radiateurs avec du vinaigre et de l'eau chaude
- Peindre avec une bombe noir ou avec de la peinture noir mate antirouille
Fonctionnement
Le but du coffrage est d'emprisonner l'air chaud. En effet, si tout se passe bien, la température va monter. L'intérêt du coffrage est de minimiser l'échange d'énergie entre le radiateur et l'extérieur. Il faut donc avoir un coffrage isolé et étanche.
Actions !
Nous avons réalisés un cadre de 2,1m par 1m ????
- Prendre une planche d'OSB, (ou lier deux planches d'OSB et les lier)
- Disposer deux radiateurs, prendre les mesures
- Prendre des poutres, les couper à bonne dimension avec une scie à onglet radiale. Les planches horizontales doivent prendre les sommets, cela permet d'éviter l'infiltration d'eau en cas de pluie.
- Couper la planche d'OSB avec une scie à plateau.
- Visser les poutres à l'OSB
- Ajouter une isolation par le fond avec des agrafes et du scotch alu
Pour l'isolation, nous avons choisit un isolant pour pare-brise de voiture. Nous les avons couper au cutter, puis attacher avec du scotch aluminium.
rajouter des tasseaux
poser les radiateurs en les liant
- Rajouter éventuellement des planches afin de pouvoir faire rentrer les deux radiateurs
ajouter les tuyaux de jardin
Fonctionnement générale
La douche doit être alimentée en eau froide et en eau chaude. Le réseau fournit un eau froide a une pression de 3 bar. Le circuit est composé de trois circuits d'eau.
circuit ouvert EFS : réseau, eau froide -> douche, eau froide
circuit ouvert ECS : réseau, eau froide -> ballon -> douche, eau chaude
circuit fermé thermosiphon : chauffe eau solaire, eau chaude -> ballon -> eau froide -> chauffe eau solaire, eau chaude
Le circuit d'eau fermé fonctionne par thermosiphon. L'eau se réchauffe avec le soleil, qui gagne légèrement en volume. Cet augmentation de volume va engendrer un courant, c'est le mécanisme du thermosiphon.
Le branchement du ballon à échangeur
Lorsque l'on récupère le ballon, il possède plusieurs orifices, comment attribuer les circuits d'eau ?
Le ballon possède quatre orifices :
- un petit orifice à sa base de taille courte (le trou n'est pas profond, car il y a un coude)
- un petit orifice à sabase de taille longue
- un grand orifice à sa base
- un grand orifice en hauteur
Le circuit avec un diamètre supérieure est utilisé pour le circuit avec le débit le plus faible. En effet, nous disposons de deux circuits, l'un fonctionnant avec la pression du réseau (3 bar), l'autre fonctionnant par le mécanisme de thermosiphon. La pression engendrée par le mécanisme de thermosiphon est très faible, il faut donc lui donner toutes ses chances ! Et pour cela, le circuit fermé aura le droit d'avoir le grand des diamètres :)
Points importants
Le vase d'expansion permet de gérer la différence de volume, il se positionne à l’endroit le plus froid du système, car la différence de volume sera la plus faible.
La soupape de sécurité est conçue pour évacuer du fluide en cas de surpression. On installera un groupe de sécurité à un point chaud pour chacun des circuits.
On installera une vanne au point le plus bas, afin de pouvoir évacuer l'eau.
Il est possible d'augmenter la pression du circuit fermé en le branchant sur le réseau
Idées astuces
- Faire un schéma du système et des éléments importants (douche, réseau, corps de chauffe, vase d'expansion, soupape de sécurité, thermomètre)
- Identifier les raccords de chaque système
- réfléchir aux pièces permettant de raccorder les éléments
Si un raccord est présent, on peut l’enlever avec un chalumeau, sinon, on le remet avec une pâte à joint
Ici nous avons réalisés une douche à partir de deux grandes cuves plastique.
- Enlever le cerclage métal
- Découper la cuve à la meuleuse
- Assembler les deux cuves
- Couper le cerclage en métal
- Lier les deux cuves avec des vis pour le métal et avec de la colle et du piston pour le plastique
Coffrage ou douche : prendre du bois imputrescible, ou prendre du bois, le brûler
si douche en palette et en extérieur, laisser les palettes prendre la pluie
Première image
Posée à plat et orientée, cette carte donne les positions de lever (à l'Est) et coucher (à l'Ouest) du soleil autour du 21 de chaque mois. Les positions extrêmes correspondant logiquement aux solstices d'été et d'hiver, la direction médiane aux équinoxes de printemps et d'automne.
Deuxième image
La carte indique l'inclinaison du soleil à midi pour chaque mois de l'année, angle minimum au solstice d'hiver (-+21 déc.), angle maximum au solstice d'été (+-21 juin). Cet direction est calculée pour la France (latitude 50° Nord). L'angle doit être augmenté de 5° par 800 km lorsque l'on descend au Sud jusqu'à l'équateur (Soleil au plus haut) et soustrait de 5° par 800 km si l'on voyage vers le Nord.
Troisième image
Dans une journée, l'angle h reste le même. Ainsi l'angle du corps de chauffe par rapport au sol peut rester le même dans la journée.
Créer le support pour maintenir le radiateur avec 2 planches aux bonnes dimensions
Position du corps de chauffe
Évaluer la hauteur des arbres et des maisons avec le théorème de Pythagore
Orientation du panneau
orientation sud : on maximise la quantité d'énergie assimilée par le panneau
orientation est : on profite des premiers rayons de soleil
orientation sud-est : compromis entre les deux configurations
Angle du panneau
https://fr.wikipedia.org/wiki/Thermosiphon
Eclowtech, animateur atelier de fabrication de douche solaire (corps de chauffe + cabine)
Savoir ou se lève et se couche le soleil
http://www.photos-depot.com/compas.htm
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