Ballon d'eau chaude pour douche brumisante

BIOSPHERE EXPERIENCE

https://lowtechlab.dokit.app/wiki/Ballon_d%27eau_chaude_pour_douche_brumisante

Dernière modification le 22/01/2026

Difficulté

Medium Moyen

Durée

4 hour(s) heure(s)

Coût

150 EUR (€)

Description

Suite à l’expérience urbaine menée à Boulogne Billancourt , Corentin de Chatelperron a confié à une équipe d’ingénieurs Icam la mission d’optimiser le ballon d’eau chaude de la douche champignonnière. Le ballon fournit une petite quantité d’eau chaude, suffisante pour une douche confortable tout en respectant une démarche de sobriété. Le ballon présenté dans ce tutoriel repose sur des matériaux simples, accessibles et remplaçables. Il utilise des principes physiques élémentaires pour chauffer, stocker et conserver l’eau chaude, avec un minimum d’énergie. Le système est pensé pour être réparable, compréhensible et facile à reproduire, quel que soit l’environnement. Ce guide vous accompagnera depuis le choix des matériaux jusqu’aux essais finaux, afin de construire un ballon d’eau chaude adapté à l’usage spécifique de la brumisation. Le ballon est alimenté par une source d’énergie simple, qu’elle soit solaire ou électrique en 12 V tout en limitant au maximum la consommation et la complexité technique. Le ballon conserve la chaleur plusieurs heures grâce à une isolation en liège et laine de mouton.

Sommaire

Ballon, Isolation, Douche brumisante, thermoplongeur, chauffage, Energie

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Introduction

Ce projet s’inscrit dans la continuité d’un travail mené par deux groupes successifs d’apprentis ingénieurs dans le cadre d’un cursus académique, au sein d’une école. Le premier groupe s’est concentré sur une phase d’étude et de conception. Son travail a principalement consisté à analyser les besoins, comparer différents matériaux, évaluer les principes de fonctionnement possibles et formuler des hypothèses techniques en cohérence avec une démarche low-tech. Cette première étape a permis de définir les grandes orientations du projet, les contraintes à respecter et les objectifs de performance visés.

Le second groupe a ensuite repris ces bases pour entrer dans une phase de prototypage et d’expérimentation, sur une durée de quatre mois. L’objectif était de concrétiser les choix retenus en concevant un ballon d’eau chaude low-tech répondant à des exigences de sobriété énergétique, d’accessibilité des matériaux et de simplicité de fabrication, tout en restant compatible avec l’usage spécifique de la douche à brumisation.

Durant cette phase, de nombreuses pistes ont été explorées, tant sur le choix des contenants, des systèmes d’étanchéité, des matériaux de conservation de la chaleur que sur les modes de chauffe et de distribution de l’eau. Les ingénieurs ont procédé par itérations successives, en testant différentes configurations, en observant leurs limites, puis en ajustant les solutions proposées.

À l’issue du temps imparti, certaines problématiques, notamment liées à l’étanchéité du système, n’étaient pas encore totalement résolues. Ce constat ne remet pas en cause la pertinence du concept, mais met en évidence la complexité de concevoir un objet technique sobre, simple, reproductible, pas cher et durable à partir de matériaux accessibles. En effet, les matériaux ont été choisis pour être disponibles auprès de fournisseurs courants, accessibles au grand public.

Le présent tutoriel s’appuie sur les solutions les plus abouties identifiées au cours de ces expérimentations. Il ne s’agit pas d’un modèle figé, mais d’une base fonctionnelle, documentée et perfectible. Les choix techniques présentés correspondent aux meilleurs compromis observés entre performance, simplicité, coût et cohérence avec une démarche low-tech.

Enfin, une partie « Pistes d’amélioration » est volontairement intégrée à ce guide. Elle invite les utilisateurs à perfectionner le dispositif, à tester d’autres solutions et à l’adapter à leurs propres contraintes. Ce projet s’inscrit ainsi dans une logique d’amélioration continue, où chaque expérimentation contribue à enrichir, fiabiliser et diffuser des solutions énergétiques sobres, accessibles et durables.

Outils & MatériauxTutoriels prérequis

Matériaux

Lors de la fabrication du ballon, différents matériaux seront nécessaires. Qu’ils soient issus de la récupération, neufs ou remplacés par des équivalents, cela ne pose aucune difficulté : le choix des matériaux reste libre.

L’objectif est de limiter autant que possible les achats afin de maintenir un budget accessible pour la réalisation du ballon.

Inventaire

Partie électrique	Partie hydraulique	Quincaillerie & matériaux
Thermoplongeur (ou résistance plongeante) 12V - 150W Thermostat bimétallique Relais 12V Disjoncteur Transformateur (12V) et boîtier électrique Prise programmable Câblage Joints thermorétractables	Joints toriques (2*22mm & résistance) Rouleau de téflon 2 raccords tuyaux souples en laiton (⌀22 mm) Tube écroui en cuivre (⌀16 mm) Contre-écrou Joints en fibre Tuyaux souples	4 tiges filetées (⌀ 8mm * 1m) 24 boulons (⌀ 8mm) 24 rondelles (⌀ 8mm) Colle à bois en pot Clous ( 2*40mm) Joint de type “le parfait” Rouleau de liège (50 cm*1m) 1,5 kg de laine de mouton Boîte cylindrique (contenant principal) Panneau de bois   2 colliers de serrages 2 rondelles (⌀ 22mm) Rondelles (⌀ résistance)

Outils

Concernant le réservoir, plusieurs points doivent être pris en compte. Celui-ci doit être résistant à la corrosion, et son volume doit être choisi en fonction des besoins. Pour une personne seule, un contenant de 2 à 3 litres est généralement suffisant. Par ailleurs, les contraintes techniques ne doivent pas être négligées : le réservoir doit pouvoir être percé afin d’y installer l’arrivée et la sortie d’eau, ainsi que la thermistance.

• Outils électriques :
  • Scie sauteuse
  • Perceuse à colonne (ou portative)

• Outils à main :
  • Pince coupante
  • Pince à dénuder
  • Pince multiprise
  • Cutter
  • Marteau
  • Scie à métaux
  • Lime à bois
  • Clé anglaise (ou à molette)
  • Tournevis
  • Serre joint
  • Kit de mesures et de tracés (crayon de menuisier, compas, équerre, règle)
  • Briquet

• Consommable :
  • Scotch aluminium
  • Foret étagé
  • Foret (forêt d’amorçage, 7mm)
  • Cloche à bois (45mm)
  • Huile de perçage (ou lubrifiant WD-40)

Comme expliqué précédemment, nous avons choisi d’utiliser de la laine de mouton et du liège pour assurer l’isolation du ballon. Ce choix repose à la fois sur leur faible impact environnemental et sur leurs bonnes performances isolantes.

Vous êtes toutefois libre d’opter pour d’autres matériaux. Gardez simplement en tête les propriétés et l’efficacité de l’isolant choisi afin d’assurer une isolation correcte et durable de votre ballon.

Vous trouverez ci-joint les propriétés respectives de la laine de mouton et du liège, afin de vous donner un aperçu des caractéristiques recherchées sur ce point.

Performances d’isolation :

La laine de mouton (entre 0,035 et 0,040 W/m·K) a une très bonne régulation de l’humidité, elle absorbe la vapeur sans perdre ses propriétés. Le matériau est biosourcée, renouvelable et compostable. Sa tenue dans le temps est bonne si elle est protégée de l’eau liquide et résistante aux variations de température. C’est inoffensif à manipuler car il n’y a pas de fibres irritantes.

Le liège (entre 0,037 à 0,045 W/m·K) est un matériau hydrophobe avec une très bonne résistance à l’humidité et une bonne stabilité mécanique. C’est un matériau durable, recyclable et biosourcé qui ne se tasse pas avec le temps.

Le changement des matériaux d’isolation est difficile à envisager mais tout de même faisable.

Biosphère Urbaine : La douche économe en eau et en énergie

Étape 1 - Coût estimé

Ce tableau présente une estimation des coûts liés à la fabrication de notre ballon. Ces montants peuvent toutefois varier en fonction des matériaux de récupération que vous utilisez.

Description tuto	Quantité	Coût unitaire	Montant HT
Boîte à biscuit	1	18,51€	18,51€
2 tiges filetées acier 1m	2	4,59€	9,18€
Cartouche chauffante	1	33,50€	33,50€
Thermostat bimétallique	1	6,18€	6,18€
Relais 12V	1	4,90€	4,90€
Joint torique	3	2,59€	7,77€
Joint fibre	3	0,97€	2,91€
Rondelles adaptées	3	0,15€	0,45€
Rouleau de téflon	1	0,99€	0,99€
Joint Leparfait	1	3,99€	3,99€
Tube de cuivre écroui, ⌀16mm (1m)	1	8,26€	8,26€
Raccordement tuyaux	2	2,49€	4,98€
Isolant : liège (5mm, 1m^2)	1	10,00€	10,00€
24 boulons & 24 rondelles	4	3,59€	14,36€
			0,00€
			0,00€
			0,00€
			0,00€
Douche brumisante			23€
		Coût total =	148,98€

Étape 2 - Principe de fonctionnement

Le système suit une logique en quatre étapes successives : la production de chaleur, son transfert à l’eau, le stockage de cette eau chaude dans un récipient hermétique puis sa distribution à la demande vers le dispositif de douche à brumisation.

La chaleur est d’abord produite à partir d’une source d’énergie volontairement sobre et accessible. Cette énergie est ensuite transmise à l’eau contenue dans le ballon, soit directement, soit via un élément intermédiaire (résistance, échangeur, serpentin). L’eau chaude est enfin extraite du ballon lorsque nécessaire, sans mécanisme complexe, par simple circulation hydraulique.

Plusieurs configurations de montage sont possibles selon le contexte d’utilisation, les ressources disponibles et le niveau d’autonomie recherché. Ce tutoriel présente une architecture générale commune, tout en laissant la possibilité d’adapter certains éléments, notamment le type de réservoir, la source de chauffe ou la nature de l’isolation. Cette modularité permet au système d’être reproductible dans des environnements variés, en milieu urbain comme rural, en habitat fixe ou temporaire. Il est important de savoir que ces différents éléments ont des contraintes à respecter et seront exposés dans la partie fabrication.

Différents modes de chauffe peuvent être envisagés dans une logique low-tech. La chauffe solaire permet de capter directement l’énergie du soleil à l’aide d’un capteur thermique simple. Une chauffe électrique en basse tension (12 V) peut être utilisée lorsque l’accès à l’électricité est disponible, notamment via une batterie ou un panneau solaire. D’autres sources de chaleur peuvent également être valorisées, comme un poêle à bois ou la récupération de chaleur issue d’un autre usage domestique. Le choix du mode de chauffe dépendra des contraintes locales, des objectifs d’autonomie et des conditions d’utilisation.

Enfin, le ballon est conçu pour fonctionner à basse pression et avec de petits volumes d’eau, ce qui limite les risques et simplifie sa mise en œuvre. L’ensemble du système privilégie la simplicité, la compréhension et la réparabilité, afin de permettre à chacun de s’approprier son fonctionnement et de l’adapter à ses besoins, dans le respect des principes low-tech.

Étape 3 - Étapes de fabrication: introduction & bonnes pratiques

Ce tutoriel a pour objectif de vous accompagner pas à pas dans la fabrication de votre futur ballon d’eau chaude. Pensez également à consulter le tutoriel vidéo mis à votre disposition, qui complète les différentes étapes présentées ici.

Avant de commencer, nous allons rapidement passer en revue les bonnes pratiques à adopter afin d’assurer votre sécurité et de préserver votre environnement de travail. En voici une liste complète à garder en tête avant de se lancer.

Les bonnes pratiques

→ Travailler dans un environnement sécurisé

Installer l’espace de travail sur une surface stable, propre et suffisamment éclairée. Maintenir la zone dégagée afin de limiter les risques de chute ou de mauvaise manipulation.

→ Utiliser des équipements de protection individuelle

Le port de lunettes de protection est fortement recommandé lors des opérations de découpe et de perçage. Des gants adaptés peuvent être utilisés lors de la manipulation des matériaux, hors utilisation de machines tournantes ainsi qu’une paire de chaussures de sécurité. Il convient également de prévoir des vêtements pouvant être salis.

→ Respecter les procédures électriques

Toute intervention sur le circuit électrique doit être réalisée hors tension. Vérifier systématiquement la tension d’alimentation avant la mise sous tension finale.

→ Effectuer des contrôles intermédiaires

Après chaque phase importante du montage, procéder à une vérification visuelle et mécanique de l’ensemble avant de poursuivre.

Quel que soit le travail à entreprendre, il est important de connaître et d’appliquer les règles de base du bricolage. Maintenant ces points rappelés, nous pouvons désormais passer à la construction de notre ballon d’eau chaude low-tech.

Étape 4 - Étapes de fabrication : préparation

La fabrication du ballon commence par le perçage de son couvercle. Pour des raisons pratiques d’assemblage, il est fortement conseillé de travailler directement sur le couvercle.

Commencez par le diviser visuellement en trois parties afin de bien répartir les emplacements des trois trous nécessaires : l’arrivée d’eau, la sortie d’eau et le passage du thermoplongeur.

Image 1 : Thermoplongeur et raccord de tuyaux en laiton

Une fois le traçage réalisé, amorcez un trou afin de faciliter le passage du foret étagé puis installez ce dernier sur votre perceuse. L’idéal pour ce type de travail reste une perceuse à colonne, qui offre plus de stabilité et de précision. Pour le perçage de l’acier inoxydable, réglez la vitesse de la perceuse autour de 500 tours par minute.

Pensez à d’abord amorcer un trou à l’aide d’un foret plus petit !

Image 2 : foret étagé à gauche, foret d’amorçage à droite

Percez ensuite les trois trous, en pensant à ajouter environ 1 mm au diamètre final afin de faciliter le montage des différents composants.

Cette étape demande un peu de patience : prenez le temps d’ébavurer soigneusement les trous en limant l’excédent de matière, et surtout, ne vous précipitez pas. Un travail propre à cette étape vous facilitera grandement la suite du montage.

Image 3 & 4 : couvercle avant & après perçage

Pour terminer cette partie, munissez-vous de vos plaques de bois (ou de chutes). Nous allons découper quatre disques à l’aide d’une scie sauteuse. Avant toute chose, commencez par tracer soigneusement les éléments à découper.

Attention les dimensions des cercles ont été choisies depuis celle de notre contenant, à vous de vous adapter en fonction des dimensions du votre (comptez au moins 6 cm en plus du diamètre de votre contenant) !

On débute par les deux petits disques. Ils serviront à comprimer le ballon afin d’éviter toute ouverture, même en cas de forte pression.

Tracez d’abord deux cercles de 10 cm de rayon, puis, à l’intérieur, un cercle concentrique de 8,5 cm. Répétez cette opération pour obtenir deux disques identiques.

Tracez ensuite un premier trait passant par le centre du cercle, puis un second trait perpendiculaire, lui aussi centré. Repérez les points où ces traits croisent le petit cercle : ils correspondent aux emplacements des futurs trous destinés aux tiges filetées.

Sur l’un des deux petits disques, utilisez le couvercle préalablement percé comme gabarit afin de marquer précisément l’emplacement des passages pour l’entrée d’eau, la sortie d’eau et la résistance plongeante.

Pour finir, passons aux deux plus grands disques. De la même manière, tracez deux cercles concentriques de 20 cm et 8,5 cm de rayon. Reprenez ensuite la même méthode de traçage pour repérer les emplacements des trous de perçage.

Astuces et bons conseils pratiques :

→ Fixez bien votre pièce

Avant de découper, assurez-vous que la plaque de bois est correctement maintenue (à l’aide de serre-joints par exemple). Cela évite les vibrations et améliore la précision de la coupe.

→ Découpez lentement et sans forcer

Laissez la scie faire le travail. Avancer trop vite peut provoquer des déviations, surtout sur les découpes circulaires.

→ Suivez le tracé progressivement

Pour les cercles, avancez par petites portions en ajustant régulièrement l’orientation de la scie. Ne cherchez pas à tourner trop brusquement.

→ Percez un trou de départ si nécessaire

Si le disque doit être découpé à l’intérieur d’une plaque, percez d’abord un trou suffisamment large pour y insérer la lame de la scie sauteuse.

→ Prévoyez une marge si besoin

Si vous débutez, il peut être utile de découper légèrement à l’extérieur du tracé, puis d’ajuster la forme finale à la lime ou au papier abrasif.

→ Pensez à votre sécurité !

Portez vos EPI  et maintenez vos mains à distance de la lame pendant la découpe.

Pour terminer l’étape de découpe, munissez-vous de votre scie cloche et percez les trous aux emplacements que vous avez précédemment repérés : entrée d’eau, sortie d’eau et passage du thermoplongeur (partie inférieure).

Image 5 & 6 : Petit disque après perçage &  grand disque durant le perçage

Percez ensuite un trou au centre de l’un des grands disques. Il n’est pas nécessaire d’être parfaitement centré, cela n’aura aucune incidence sur la suite du montage.

Répétez cette opération sur l’autre petit disque, celui qui n’a pas encore été percé.

Enfin, à l’aide d’un foret légèrement plus grand que le diamètre de vos tiges filetées, percez les trous aux emplacements marqués précédemment. Cela facilitera le passage des tiges et l’assemblage final.

Passons dès maintenant à l’étape suivante : l’étanchéité.

Avant de commencer, assurez-vous d’avoir tout le matériel nécessaire à portée de main.

Étape 5 - Étapes de fabrication : étanchéité

Image 7 : kit d’étanchéité complet

Pour débuter, enroulez le ruban téflon autour du filetage, en suivant bien le sens du pas de vis. Environ cinq tours suffisent. Veillez à ce que le téflon reste bien à plat et correctement tendu afin d’assurer une bonne étanchéité.

Avant d’insérer vos différents composants dans leurs emplacements respectifs, pensez à positionner correctement le joint fibre.

Schéma de l'étanchéité

Enfin, placez le joint torique ainsi que la rondelle, puis serrez les éléments de fixation : l’écrou et le tube écroui pour l’entrée et la sortie d’eau.

Pour le serrage, procédez simplement : à partir du moment où vous sentez une résistance, effectuez un tour complet supplémentaire. Cela permettra d’obtenir un serrage efficace sans risquer d’endommager les pièces.

Image 8 : Couvercle du contenant après le serrage de tous les éléments

Astuces et bons conseils pratiques :

→ Nettoyez les filetages avant de poser le téflon

Un filetage propre garantit une meilleure étanchéité. Retirez toute trace de graisse, de poussière ou de copeaux avant d’enrouler le ruban.

→ Ne surchargez pas en téflon

Inutile de multiplier les tours : environ cinq tours bien posés sont largement suffisants. Trop de téflon peut au contraire gêner le vissage et créer des fuites.

→ Respectez le sens du pas de vis

Enroulez toujours le téflon dans le sens du vissage. Cela évite qu’il ne se déroule lorsque vous serrez le composant.

→ Vérifiez le bon positionnement des joints

Avant le serrage final, assurez-vous que le joint fibre et le joint torique sont bien en place et centrés. Un joint mal positionné est une cause fréquente de fuite.

→Serrez progressivement

Ne forcez pas dès le départ. Serrez à la main jusqu’à sentir une résistance, puis terminez avec l’outil en faisant un tour complet. Un serrage excessif peut écraser les joints ou endommager le filetage.

→ Faites un contrôle visuel final

Une fois tous les éléments en place, prenez quelques secondes pour vérifier l’alignement des composants et l’état des joints avant la mise

Pour les deux buses, commencez par faire chauffer doucement un tuyau préalablement découpé. Une longueur d’environ 40 cm est largement suffisante. Pendant le chauffage, prenez le temps d’agrandir progressivement le tuyau afin de faciliter sa mise en place. Pour cela, n’hésitez pas à utiliser les outils dont vous disposez et qui peuvent vous aider dans cette manipulation.

Une fois le tuyau suffisamment souple, enfilez-le sur la buse jusqu’en butée.

Positionnez le collier de serrage, puis serrez-le correctement afin d’assurer un maintien solide et sécurisé.

Enfin prenez le joint « le parfait » et placez-le sur le dessus de votre contenant.

Veillez à bien le positionner afin qu’il soit parfaitement en place et puisse assurer correctement son rôle d’étanchéité.

Prenez encore une fois votre temps : cette étape peut demander un peu de patience et durer plus longtemps que prévu.

Attention également aux outils utilisés. Évitez autant que possible les manipulations avec des pinces lorsque le tuyau est chaud. Le plastique, encore souple, peut facilement être marqué ou endommagé par les crans de la pince.

Maintenant que toutes les pièces sont prêtes, nous pouvons passer au premier montage.

Commencez par mesurer 12 cm sur chaque tige filetée, puis marquez cette distance à l’aide d’un marqueur. Enfilez ensuite une rondelle, puis un écrou sur chacune des tiges filetées, et vissez-les jusqu’à atteindre la marque. Une fois en place, insérez la petite plaque percée en son centre.

Schéma 2 : montage intermédiaire

Placez ensuite le ballon, puis positionnez la plaque inférieure. Veillez à bien aligner les trous avec les différents éléments (entrée, sortie et thermoplongeur). Ajoutez alors une rondelle et un écrou sur chaque tige, puis serrez l’ensemble généreusement afin de maintenir le ballon correctement en place.

Tracez ensuite de nouveaux repères à 12 cm au-dessus du contenant (voir image) sur les quatre tiges filetées.

Enfilez, dans l’ordre, un écrou puis une rondelle jusqu’à la marque, puis positionnez le grand disque par-dessus. Terminez en ajoutant une rondelle et un écrou afin de maintenir le disque bien droit, puis serrez correctement.

Répétez exactement la même opération de l’autre côté, en vous assurant que les écrous soient bien positionnés en bout de tige filetée.

Étape 6 - Installation électrique - préambule

Dans le cadre de notre projet, nous avons travaillé à partir d’une maquette, c’est-à-dire un montage isolé et non raccordé à une installation définitive. À l’origine, le ballon était destiné à être alimenté par un panneau solaire de 12 V pour une puissance de 150 W.

Si, comme dans notre cas, vous ne disposez pas de panneau solaire, il est alors nécessaire d’utiliser un transformateur 12 V afin de garantir une alimentation adaptée et conforme au matériel utilisé.

Concernant la protection électrique, l’ajout d’un disjoncteur peut s’avérer inutile si le raccordement se fait sur une prise domestique standard déjà protégée.

Image 9 & 10 : composant, protection électriques et outils  

Enfin, l’emplacement du compartiment électrique reste à votre appréciation. Veillez simplement à le positionner à une distance suffisante de la douche afin d’éviter tout risque de court-circuit.

La longueur des fils devra être adaptée en fonction de la distance entre l’alimentation électrique et le ballon.

Étape 7 - Circuit électrique & protection

Commencez par installer votre boîtier de disjoncteur à l’emplacement de votre choix, en veillant à ce qu’il reste facilement accessible.

Raccordez ensuite le transformateur à l’aide d’un câble standard. En prenant soin de conserver suffisamment de place à l’intérieur du boîtier, fixez le relais 12 V à l’aide de vis.

Nous allons maintenant passer au dénudage des fils. Vous aurez besoin de :

• deux fils courts (idéalement de couleur rouge si vous souhaitez respecter la nomenclature),
• deux fils rouges plus longs (correspondant à la distance entre le boîtier électrique et le ballon),
• deux fils noirs longs, de la même longueur.

Ces quatre fils longs assureront les liaisons entre l’alimentation (via le relais 12 V), le thermostat et la résistance plongeante

Image 11 : bobine de fils, relais et thermostat

Dans ce montage, le relais joue un rôle essentiel puisqu’il permet de protéger le thermostat contre les surintensités.

Une fois les fils dénudés, effectuez les raccordements en veillant à bien placer des joints thermos-rétractables sur chaque raccord et en respectant le schéma électrique présenté ci-dessous.

Schéma électrique

Pour résumer le câblage :

→ Les bornes 86 et 30 sont directement reliées à l’alimentation 12 V. Il s’agit des deux fils rouges courts.

→ La borne 85 est reliée au thermostat à l’aide d’un fil rouge long.

→ La borne 87 est reliée à la résistance à l’aide d’un fil rouge long.

Commencez par raccorder la résistance, en veillant à ce que les fils passent bien par le trou central du grand disque, du côté opposé.

Lors du raccordement, pensez impérativement à utiliser une gaine thermo-rétractable afin qu’aucune partie dénudée du câble ne reste apparente.

Terminez en raccordant le thermostat. Appliquez une colle résistante aux hautes températures sur les pattes du thermostat, puis maintenez-le en place à l’aide de ruban aluminium le temps que la colle sèche correctement.

Les fils noirs correspondent aux retours : ils relient la résistance et le thermostat à la masse (GND) de l’alimentation.

Vérifications avant mise sous tension :

→ Contrôlez tous les branchements

Assurez-vous que chaque fil est correctement raccordé à la bonne borne, conformément au schéma électrique.

→ Vérifiez le serrage des connexions

Les fils doivent être bien maintenus dans les borniers ou cosses, sans jeu ni fil dénudé apparent.

→ Inspectez l’isolation

Aucun fil ne doit être pincé, abîmé ou en contact avec des parties métalliques non prévues à cet effet.

→ Assurez-vous de l’absence d’humidité

Le boîtier électrique doit être parfaitement sec et suffisamment éloigné de toute source d’eau.

→ Vérifiez la compatibilité de l’alimentation

Confirmez que le transformateur délivre bien du 12V avant de mettre le système sous tension.

Étape 8 - Montage final

Maintenant que toutes les parties du ballon ont été soigneusement préparées, nous pouvons passer à la dernière étape : le montage final. Cette phase est particulièrement importante. Elle peut s’avérer un peu délicate et prendre du temps, alors avancez sans précipitation.

Pour cette étape, munissez-vous d’un marteau, de clous fins à tête large, de colle à bois et de votre isolant.

Dans notre cas, nous avons utilisé de la laine de mouton et du liège en rouleau, mais la méthode reste adaptable selon le type d’isolant que vous avez choisi.

Commencez par mesurer la distance entre les deux grands disques, à l’intérieur de la structure.

Découpez ensuite, à l’aide d’un cutter, une bande de liège correspondant à la hauteur mesurée, sur une longueur d’environ 3 mètres.

Attention : le liège est un matériau fragile, manipulez-le avec précaution. Conservez bien les 2 mètres restants, ils seront utiles pour la suite de l’opération.

Appliquez de la colle à bois tout autour des deux disques intérieurs, puis commencez à positionner le liège en clouant son extrémité sur les deux disques. Les clous servent uniquement à maintenir le liège en place le temps que la colle prenne.

Comblez ensuite les espaces vides sur toute la hauteur de la colonne (en dessous, au-dessus et entre les disques) à l’aide de la laine. Commencez à enrouler progressivement le liège autour de la structure en ajoutant de la laine au fur et à mesure.

Après un tour complet de liège, plantez deux clous supplémentaires pour maintenir l’ensemble en position. À l’aide d’un pinceau, appliquez des bandes de colle sur toute la hauteur du liège, environ tous les demi-tours, puis poursuivez l’enroulement jusqu’à recouvrir complètement la structure.

Répétez l’opération une seconde fois en utilisant cette fois les 2 mètres de liège restants, afin d’isoler toute la hauteur du ballon sur les grands disques, n’oubliez pas de combler l’espace vide entre les parois de liège avec la laine.

Image 13 & 14 : Isolation et finitions du ballon

La fabrication du ballon est maintenant terminée, félicitation !

Étape 9 - Performances et limites

Cette section vise à fournir des ordres de grandeur réalistes concernant les performances du ballon d’eau chaude low-tech, tout en identifiant clairement ses limites techniques. Les valeurs présentées sont issues des essais réalisés sur le prototype décrit dans ce tutoriel et peuvent varier selon les matériaux, le mode de chauffe et les conditions d’utilisation.

• Temps de chauffe

Le temps de chauffe dépend principalement de la puissance de la résistance, du volume d’eau contenu dans le ballon, de la température initiale de l’eau et de la qualité de l’isolation.

Données issues du prototype testé :

Prototype de tutoriel donc une résistance chauffante électrique de 150 W, alimentée en 12 V, intégrée dans un ballon contenant 2,7 litres d’eau

Les essais réalisés ont permis d’observer les performances suivantes :

→ Temps de chauffe mesuré : entre 2 h et 3h

→ Température atteinte : environ 85 °C à l’intérieur du ballon

Conditions d’essai :

→ ballon rempli à température ambiante,

→ ballon non sollicité pendant la phase de chauffe

• Conservation de la chaleur et pertes thermiques

L’isolation combinée en laine de mouton et liège permet de limiter efficacement les pertes thermiques.

Résultats mesurés sur le prototype

→ Température initiale après la chauffe : ≈ 85 °C

→ Température après 14 h : ≈ 60 °C

→ Conditions : ballon non sollicité, température ambiante stable à 19°C

Ces performances sont obtenues avec :

→ un diamètre total du ballon isolé d’environ 40 cm

→ une hauteur d’environ 50 cm,

→ une isolation continue sans pont thermique majeur.

La perte thermique reste progressive et compatible avec un usage différé (chauffe le matin, utilisation plusieurs heures plus tard).

• Consommation énergétique

d’après les donnés du prototype :

→ Puissance de la résistance : 150 W

→ Durée de chauffe : 2h30

Energie consommée par cycle de chauffe :

La consommation électrique est donc d’environ 375 Wh pour une chauffe, pour porter 2,7 L d’eau à environ 85 °C

Consommation en usage réel

Grâce à l’isolation thermique performante (liège + laine de mouton), la chaleur est conservée plusieurs heures. Cela permet :

→ d’éviter des cycles de chauffe répétés,

→ de mutualiser une seule chauffe pour plusieurs usages rapprochés,

→ de limiter la consommation globale sur une journée.

• Durabilité des composants

La durabilité du ballon repose sur des choix de conception visant la simplicité, la réparabilité et l’usage de matériaux courants.

Contenant :

Le réservoir, s’il est correctement protégé contre la corrosion et utilisé à basse pression, présente une bonne tenue dans le temps. La structure en bois et les plaques de maintien ne subissent pas de contraintes mécaniques importantes, ce qui limite l’usure.

Isolation thermique :

Laine de mouton :

Bonne durabilité si elle est bien protégée de l’eau liquide. Elle conserve ses propriétés isolantes dans le temps et ne se dégrade pas en conditions sèches.

Liège :

Très stable dans le temps, insensible à l’humidité et au tassement. Sa durée de vie est élevée et compatible avec un usage prolongé.

L’isolation est facilement remplaçable en cas de dégradation, sans démontage complexe du système de chauffe.

Composants électriques :

Les composants électriques (résistance, thermostat, relais, disjoncteur) sont standards, disponibles dans le commerce et remplaçables individuellement.

La résistance chauffante constitue le composant le plus sollicité. Sa durée de vie dépend principalement du nombre de cycles de chauffe et de la qualité du composant à l’origine.

Circuit hydraulique et étanchéité :

Les joints et raccords sont les éléments les plus sensibles à l’usure. Cependant n'étant pas soumis à la pression du réseau, leur durée de vie reste longue. Une vérification régulière reste nécessaire pour :

→ prévenir les fuites,

→ éviter les infiltrations dans l’isolation,

→ garantir la sécurité électrique

Ces éléments sont peu coûteux et facilement remplaçables, ce qui limite l’impact d’une défaillance.

Étape 10 - Variantes et adaptations

Comme indiqué durant la fabrication, il existe plusieurs variantes en fonction de plusieurs paramètre :

• Les matériaux que vous utilisez
• Les outils à votre disposition
• La technique ou savoir faire
• Le contexte d’utilisation

Le montage présenté dans ce tutoriel correspond à une solution fonctionnelle et accessible, cependant plusieurs variantes peuvent être envisagées selon votre matériel disponible, les contraintes techniques ou les objectifs de ce projet.

Variantes de matériaux

→ Structure

Vous pouvez utiliser un large panel de matériaux pour la structure. Gardez bien en tête qu’ils doivent être adapter à votre besoin donc tenir compte de l'exposition à l’humidité ou bien même sa résistance mécanique.  

→ Isolation thermique

Pour l’isolation, elle peut être réalisée à l’aide de différents matériaux : laine de mouton, laine de roche, laine de verre, liège, mousse isolante ou isolants multicouches (etc)... La méthode d’application devra être adaptée à la souplesse, à l’épaisseur et à la tenue dans le temps de l’isolant choisi.

Variantes d’outillage

→ Perçage

Une perceuse portative peut remplacer la perceuse à colonne, sous réserve d’un maintien correct de la pièce et d’un perçage progressif pour garantir la précision.

→ Fixation et assemblage

Les clous peuvent être remplacés par des agrafes ou des serre-joints temporaires, selon le matériau utilisé et l’accessibilité des zones à fixer.

Variantes de techniques

→ Méthode d’assemblage

Lors de la fabrication de ce ballon nous avons opté pour un assemblage vis-écrou, le plus simple et accessible. Si néanmoins il reste fiable, ce n’est pas le meilleur. D’autres, comme la soudure par exemple, garantissent une durée de vie plus longue et une sécurité supplémentaire face à la surpression. De ce fait, n’ayez pas peur d’utiliser vos propres moyens ou ressources.

→ Gestion électrique

La gestion de votre système d’alimentation est primordiale, cependant elle peut être installée et adaptée à différentes sources (panneau solaire, alimentation stabilisée, batterie tampon), sous réserve de respecter les tensions nominales, les protections et les règles de sécurité de manière générale.

Adaptation au contexte d’utilisation

Le dimensionnement du ballon, de l’isolation et de la puissance de chauffe peut être adapté selon les besoins. Dans notre cas, nous nous sommes basés sur un format de référence : environ 2,5 litres d’eau suffisent pour la toilette d’une personne, mais ce volume peut être un peu juste pour le lavage de cheveux longs.

Pour plusieurs utilisateurs, il est donc préférable de choisir un contenant avec un volume plus important et d’une résistance plus importante, ce modèle étant avant tout pensé pour un usage individuel.

L’isolation est un critère important afin de s'assurer d’éviter des cycles de chauffe répétés. Cependant à l’aide d’une prise programmable vous ne craindrez plus ceci, ne vous focalisez pas dessus.

Enfin, si le ballon est destiné à une utilisation en extérieur ou en situation mobile, il est recommandé d’utiliser des matériaux plus solides et surtout résistants à l’humidité, comme un boîtier électrique étanche ou du bois traité, afin d’éviter les dégradations dans le temps.

Étape 11 - Entretien, dépannage et suivi

Un contrôle régulier de votre ballon permet de s’assurer qu’il fonctionne correctement, de prolonger sa durée de vie et d’éviter les pannes ou les incidents. Pour vous aider, nous allons passer en revue, point par point, les problèmes les plus courants que vous pourriez rencontrer. Pour chacun d’eux, nous verrons d’abord les éléments à vérifier, puis les causes possibles, et enfin les actions recommandées pour y remédier.

Fuites et problèmes d’étanchéité

Points à vérifier :

Présence d’eau autour des raccords (entrée, sortie, thermoplongeur), état des joints (fibre, torique, téflon), serrage des écrous et éléments de plomberie.

Causes possibles :

→ Joint mal positionné ou usé.

→ Serrage insuffisant ou excessif.

→ Téflon mal posé ou en quantité insuffisante.

Actions recommandées :

• Couper l’alimentation électrique avant toute intervention.
• Resserrer légèrement les raccords concernés.
• Remplacer les joints si nécessaire et reposer du téflon correctement.
• Vérifier que les surfaces de contact sont propres.

Problèmes d’alimentation électrique

Points à vérifier :

Tension de sortie du transformateur (12 V), état des câbles et des connexions. Bon fonctionnement du relais et du disjoncteur (le cas échéant).

Causes possibles :

→ Câble mal branché ou desserré.

→ Transformateur défectueux ou sous-dimensionné.

→ Relais non alimenté ou mal câblé.

Actions recommandées :

• Vérifier les connexions en suivant le schéma électrique.
• Tester la tension à l’aide d’un multimètre.
• Remplacer tout câble endommagé ou composant défaillant.

Problèmes mécaniques et de structure

Points à vérifier :

• Serrage des tiges filetées. État des plaques de maintien  & stabilité générale de l’ensemble.

Causes possibles :

→ Desserrage dû aux vibrations ou à la dilatation thermique.

→ Déformation du bois ou des isolants.

→ Montage déséquilibré.

Actions recommandées :

• Resserrer les écrous si besoin.
• Remplacer toute pièce présentant une fissure ou un affaiblissement.
• Vérifier régulièrement l’alignement des disques.

Conseils pratiques :

• Effectuer régulièrement une inspection visuelle
• Vérifier les raccords et le boîtier électrique tous les 2 mois environ.
• S’assurer que le système reste sec, propre et bien isolé.
• Remplacer les joints et éléments d’étanchéité dès les premiers signes d’usure.

Lorsque vous devez ouvrir le ballon pour vérifier son état général, il est conseillé de passer soit par le disque du haut, soit par celui du bas, selon la partie que vous souhaitez contrôler. Cette méthode permet d’extraire votre contenant situé au cœur du ballon plus facilement et sans trop de difficultés.

Lorsque vous devez ouvrir le ballon pour vérifier son état général, il est conseillé de passer soit par le disque du haut, soit par celui du bas, selon la partie que vous souhaitez contrôler. Cette méthode permet d’extraire votre contenant situé au cœur du ballon plus facilement et sans trop de difficultés.

Étape 12 - Retours d’expérience et Pistes d’amélioration

La création de ce ballon d’eau chaude est un exercice complexe, car les contraintes techniques et matérielles limitent en partie les choix possibles, toutefois, ce projet reste particulièrement stimulant, car il ouvre la voie à des solutions plus sobres, durables et respectueuses de l’environnement. Il peut être constamment amélioré sur les différentes phases :

Phase étanchéité :

L’objectif est de réussir à trouver les composants facilement accessibles et pas chers les plus fiables possibles qui marcheraient pour chaque ballon low-tech constitué.

Nous avons été restreint pour la partie plomberie car notre pas de vis était court et qu’il n’en existe pas d’autre plus long dans le marché grand public. (Leroy Merlin ou PUM, spécialisée en plomberie)

Phase isolation :

Le prototype actuel testé maintient le ballon d’eau chaude entre 85°C et 60°C sur une durée de 14h avec un diamètre total de 34 cm et une hauteur de 32 cm.

Une vigilance particulière est nécessaire lors de la conception du ballon, des composants électriques étant intégrés au dispositif, il est indispensable de garantir l’absence de tout risque pour l’utilisateur.

Étape 13 - Retours d’expérience et Pistes d’amélioration

La création de ce ballon d’eau chaude est un exercice complexe, car les contraintes techniques et matérielles limitent en partie les choix possibles, toutefois, ce projet reste particulièrement stimulant, car il ouvre la voie à des solutions plus sobres, durables et respectueuses de l’environnement. Il peut être constamment amélioré sur les différentes phases :

Phase étanchéité :

L’objectif est de réussir à trouver les composants facilement accessibles et pas chers les plus fiables possibles qui marcheraient pour chaque ballon low-tech constitué.

Nous avons été restreint pour la partie plomberie car notre pas de vis était court et qu’il n’en existe pas d’autre plus long dans le marché grand public. (Leroy Merlin ou PUM, spécialisée en plomberie)

Phase isolation :

Le prototype actuel testé maintient le ballon d’eau chaude entre 85°C et 60°C sur une durée de 14h avec un diamètre total de 34 cm et une hauteur de 32 cm.

Une vigilance particulière est nécessaire lors de la conception du ballon, des composants électriques étant intégrés au dispositif, il est indispensable de garantir l’absence de tout risque pour l’utilisateur.

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