Ce système de chauffage solaire, qui comporte panneaux et ballon échangeur, intègre de nombreuses pièces de récupération. Selon son concepteur Michel Pelegrinelli, il assure 30 à 35 % d’économies de chauffage sur un seul hiver.
Niveau : Confirmé
Coût : 1 450 Euros (récup’ comprise)
temps : 140 heures
Équipement : chalumeau, lampe à souder, poste de soudure à l’arc ou MIG, scies circulaire et sauteuse, visseuse
Voir le plan de cette réalisation (en pdf) : Panneaux solaires et chauffage central : le plan
Les caissons sont composés d’un fond et de quatre bandeaux en contreplaqué marin de 10 mm d’épaisseur. Le fond est renforcé de part et d’autre par deux longerons : des carrelets de sapin de 20 mm. Les flancs (à l’exception du bandeau inférieur, posé en fin de montage) sont collés puis vissés sur les longerons.
■ Le coffrage est entièrement doublé de plaques de polystyrène extrudé de 40 mm. Deux couches sont déposées sur le fond : la première touche les flancs, la seconde est légèrement plus étroite pour laisser passer l’isolation latérale. L’isolant est ensuite recouvert de feuilles d’aluminium spécial chauffage (les bords sont collés à l’adhésif alu de 100 mm).
■ Le réseau hydraulique capte le rayonnement solaire et chauffe le liquide caloporteur (eau et antigel) qui sera dirigé vers la chaudière. Le serpentin, qui fait office de récupérateur de chaleur, est constitué de 14 tubes en cuivre écroui (Ø 16), bridés à plat en respectant un espacement de 5 cm. Ils sont reliés par des coudes mâle-mâle à 90 °C (la brasure est faite à l’argent). En partie haute, un purgeur automatique est soudé sur un T. En partie basse sont situés les tubes d’entrée et de sortie du circuit.
■ Sur une plaque de cuivre rigide (ép. 1 mm) taillée aux dimensions du caisson, on fixe le serpentin par des brides brasées à l’étain (pour favoriser le contact). Une sonde thermique est soudée sur la feuille de cuivre : elle commande l’ouverture du circuit d’eau lorsque la température de surface atteint 80 °C.
■ Un croisillon (deux lattes et six traverses) est intercalé entre le cuivre et l’aluminium pour éviter le contact. Le système hydraulique est nettoyé à la laine d’acier. Le bandeau inférieur peut alors être mis en place. Une couche de peinture noire mate “haute température” est appliquée sur tout l’intérieur du panneau (plaque de cuivre et alu) pour concen-trer la chaleur solaire. Le tube de sortie, équipé de son coude en laiton, est relié au serpentin puis fixé sur l’extérieur du bandeau bas par deux colliers atlas.
■ L’extérieur du caisson est recouvert de trois couches de gel coat pour protéger l’ensemble des intempéries. Avant la pose de la vitre, un joint souple (mousse ou caoutchouc, type calfeutrage) de 9/6 mm est collé sur le chant supérieur des bandeaux. Le vitrage, qui produit l’effet de serre, est maintenu par des cornières en alu vissées dans le coffrage. Une ultime étanchéité est apportée par un joint de mastic aux silicones. Enfin, les trois trous (passages des tubes) sont colmatés au mastic polyuréthane en cartouche.
Les deux panneaux fonctionnent “en batterie”. Ils sont reliés l’un à l’autre par un raccord de type “union bicône”. Installés au niveau du sol dans une zone ensoleillée (idéalement orientation plein sud), les panneaux sont fixés grâce à des charnières “maison” sur une chape de béton. Inclinés à 45°, ils sont soutenus par des jambes de force en cornière.
Certaines pièces sont récupérées. Ainsi, la vanne 3 voies (neuve) est animée par un moteur de lève-vitre de voiture, commandé par un relais inverseur modifié pour accepter le 12 et le 240 V. Ce relais est un vieux contacteur jour-nuit dont les quatre contacts sont utilisés : deux en position positive et négative ; deux en position négative et positive. Il a été modifié afin que la bobine ne soit pas sous tension au repos et que la vanne reste ouverte. De cette façon, le chauffage fonctionne normalement. Lorsque la température du ballon atteint 20 °C, la sonde établit le contact et excite la bobine en 220 V. Le 12 V circule alors par les contacts du relais, le moteur effectue un quart-de-tour et bascule la vanne en position “chauffage solaire” : l’eau passe par le ballon échangeur. En dessous de 20 °C, le moteur revient en position de départ.
Il est conçu à partir d’un cumulus de 150 litres et d’une couronne de cuivre recuit de 10 m. Le ballon est décalotté par oxycoupage ou à la meuleuse, et débarrassé de son contenu. Le cuivre est enroulé sur un fût d’environ 30 cm de diamètre pour lui donner sa forme de serpentin. Chacune de ses extrémités est passée à travers la paroi du ballon (par deux trous de ø 18 mm). Le ballon est alors ressoudé hermétiquement au chalumeau. Deux platines carrées, percées en leur centre, sont soudées sur la sortie des tubes puis chargées en soudure pour assurer l’étanchéité.
■ Le ballon est fixé solidement sur son trépied d’origine. Ultime étape après fixation et raccordement en eau : l’isolation des tuyaux et du ballon. Elle s’effectue avec de la laine de roche à parement aluminium, dûment étanchée par du ruban adhésif métallisé.
■ Les panneaux sont situés plus haut que le ballon : l’installation ne peut fonctionner en thermosiphon. Une pompe de chauffage central (circulateur) est montée en bas du circuit, et un clapet antiretour est placé en sortie de cumulus. Un robinet d’eau permet la mise en pression du circuit (1 bar environ), après adjonction d’antigel (par le point le plus haut, le purgeur extérieur).
■ Le circuit électrique, commandé par un interrupteur, est protégé par un disjoncteur de 5 ampères. Un voyant signale que la pompe est en marche.
Le fond et les côtés des panneaux sont débités dans du contreplaqué marin de 10 mm. Deux carrelets de 20/20 sont vissés dans l’angle intérieur pour renforcer le montage. Le bas du caisson sera posé plus tard.
Plusieurs couches croisées de polystyrène extrudé isolent le fond du panneau et les flancs. Quelques points de mastic de fixation sans solvant (pour polystyrène) assureront son maintien.
L’isolant est habillé de papier aluminium, collé à l’adhésif alu. Un support en lattes croisées (chutes de contreplaqué) vissées séparera la plaque de cuivre du polystyrène en ménageant une lame d’air.
Le serpentin est constitué de tubes de cuivre et de coudes à 90° petit rayon. Bridés sur une surface plane, ils sont brasés à l’argent. Il est prudent de tester l’étanchéité par mise en pression avant de continuer !
À l’aide de brides (33 au total par panneau), le serpentin est soudé à l’étain sur une plaque de cuivre de 1 mm d’épaisseur. La sonde thermostatique est également soudée dans le tiers supérieur du panneau.
Un piquage en T est réalisé à l’extrémité supérieure du serpentin. Sortant du caisson, il reçoit le purgeur automatique. Démontable, celui-ci sert aussi au remplissage du circuit en produit antigel.
L’intérieur du panneau est recouvert de peinture noire mate “haute température”, pour concentrer la chaleur. L’extérieur est habillé de gel coat en plusieurs couches, pour une bonne étanchéité.
Le moteur de la vanne 3 voies est vissé sur une plaque de tôle de 200 x 200 x 5 mm. La bobine en plastique est conservée pour accrocher le levier qui actionne les deux contacteurs de fin de course (fixés sur des équerres et sur la molette de la vanne).
Le cumulus est découpé au chalumeau et percé de deux trous de diamètre 18 mm. Une couronne de cuivre recuit, bobinée autour d’un fût, est placée à l’intérieur.
Ses extrémités ressortent par les perçages.
Les extrémités sont brasées sur des tôles carrées de 80 mm, soudées à leur tour sur le ballon au poste à arc ou au chalumeau. Le ballon est enfin refermé et ressoudé par cordon continu.
Un tube de cuivre ø 14 mm, longueur 300 mm, est ensuite brasé sur une rondelle de métal. Son extrémité est aplatie et brasée avant de souder l’ensemble à l’horizontale, au-dessus du serpentin.
Le principe de ces panneaux et du ballon échangeur peut, sans grandes modifications, être transposé au chauffage de l’eau sanitaire.
