Capteur solaire en polycarbonate

Sur Internet, j'ai vu de nombreuses technologies et méthodes différentes pour fabriquer des chauffe-eau solaires et j'ai décidé de partager ma propre expérience. Je considère ce projet comme très réussi, puisque littéralement chaque centimètre de la surface du collecteur est en contact direct avec l'eau chauffée. De plus, en utilisant la technologie comme base, vous pouvez facilement construire un collecteur de la taille requise.

Notion de projet

L’essence du capteur solaire est que l’eau froide du réservoir s’écoule par gravité dans le capteur. L'eau chauffée monte à travers les canaux et retourne dans le réservoir. Ainsi, une circulation naturelle est créée dans un système fermé.
Le collecteur est constitué d'une feuille de polycarbonate ou d'un autre plastique avec des carrés creux à l'intérieur dans le sens de la longueur. Pour augmenter l'absorption de la lumière solaire et améliorer les performances du collecteur (la vitesse à laquelle l'eau se réchauffe), le plastique peut être peint en noir. Mais ici, il est important de se rappeler que la feuille est constituée de polycarbonate assez fin, donc si elle est fortement chauffée en l'absence de circulation, elle peut se ramollir ou se déformer, ce qui entraînera des fuites d'eau.
Il convient également de noter que cet appareil ne convient pas à une installation dans des locaux résidentiels afin de fournir de l'eau chaude. Ce projet expérimental est plus adapté pour équiper une douche d'été dans un chalet d'été.

Outils et matériaux

Outils dont vous aurez besoin :

• Scie circulaire et à main.
  
• Perceuse électrique.
  
• Couteau.
  
• Roulette.
  
• Tournevis.
  
• Pistolet à colle silicone.
  
• Agrafeuse de chantier.

Matériel pour le collectionneur :

• Feuille de polycarbonate avec canaux creux.
  
• Tube en plastique ABS.
  
• 4 bouchons de tubes.
  
• Raccords filetés en plastique de 2 ½ pouces avec raccord de tuyau.
  
• Tube de mastic silicone.
  
• Vaporisez de la peinture si vous envisagez de peindre.

Matériaux du cadre :

• 1 feuille de contreplaqué.
  
• Feuille de polystyrène expansé. Vous pouvez également utiliser des carrés de mousse.
  
• Poutre en bois d'une section de 100×100 mm.
  
• Film polyéthylène, ruban adhésif.
  
• Boulons, écrous, rondelles, supports de fixation.

Matériel pour organiser la circulation de l'eau :

• Un réservoir ou un récipient approprié pour l'eau.
  
• Pour raccorder le réservoir, vous aurez besoin d'un tuyau d'arrosage dont la longueur dépend de la distance entre le réservoir d'eau et le collecteur lui-même.
  
• Plusieurs colliers pour connecter le tuyau.

Pour tester clairement les performances du collecteur d'eau chaude, j'ai utilisé un thermomètre numérique.

Technologie étape par étape pour assembler un capteur solaire

Tout d’abord, vous devez découper la feuille de polycarbonate aux dimensions requises. J'avais prévu de réaliser un collecteur mesurant 1x2 mètres, et je suis parti de ce fait. L'ordre des travaux est le suivant :

• Le tuyau en plastique ABS est découpé en morceaux d'une longueur telle qu'il correspond à la largeur de la feuille. Dans mon cas, c'est 1 mètre.
  
• Sur le côté des deux capuchons, vous devez percer des trous pour les tétines.Si vous ne disposez pas d'un foret du diamètre approprié, vous pouvez élargir le petit trou avec une lime ronde.
  
  
  
  
• Pour que les bouchons avec les adaptateurs installés s'adaptent aux tuyaux, un trou semi-circulaire a dû y être découpé, comme le montre la photo.
  
  
  
  
  
  
  
• J'ai ensuite utilisé une scie à table pour couper les deux tubes afin de créer une césarienne.
  
  
  
  Lors de cette opération, vous devez être prudent et prendre en compte l'emplacement et la direction souhaitée des adaptateurs de tétine.
  
  
  
  
• La même découpe doit être faite dans les capuchons pour que le panneau en plastique puisse s'y insérer.
  
  
  
  
  
  
  
• Lorsque toutes les opérations préparatoires sont terminées, il faut assembler à sec toutes les pièces pour s'assurer de leur compatibilité et, si nécessaire, procéder aux réglages.
  
• Une fois tous les éléments ajustés, la structure est démontée et remontée à l'aide de colle silicone pour sceller tous les joints. En plus d'enduire les joints de mastic, je recommande d'appliquer un peu de silicone sur l'extérieur de toutes les coutures après assemblage.

Pour que le mastic sèche bien, la structure assemblée doit être laissée immobile pendant environ une journée, après quoi vous pouvez commencer à vérifier l'étanchéité. Pour ce faire, des tuyaux sont connectés aux adaptateurs d'entrée et de sortie, dont l'un est connecté à l'alimentation en eau. Une fois le collecteur complètement rempli d'eau, toutes les coutures et connexions sont vérifiées pour détecter les fuites. Si une fuite est détectée, l'eau est évacuée et après séchage, le raccordement problématique est refermé.
Pour pouvoir calculer la productivité et l'efficacité du collecteur, vous devez connaître son volume. Pour ce faire, l'eau du collecteur doit être évacuée dans un récipient.Par exemple, mon panneau contient 7,2 litres (durites comprises).

Réalisation du cadre et assemblage du panneau

En principe, le collecteur peut déjà être utilisé en le plaçant sur un toit ou sur toute autre surface plane et fixe. Mais j'ai décidé de fabriquer une sorte de boîtier pour le panneau en plastique afin de réduire le risque de dommages lors du levage/abaissement du toit de la grange, dans laquelle j'ai décidé d'installer une douche d'été, puisque je prévois de la retirer. Pour l'hiver.
L'assemblage étape par étape du boîtier est décrit ci-dessous :

• La feuille de contreplaqué est découpée aux dimensions du collecteur assemblé avec un chevauchement de 10 cm de chaque côté (j'ai d'abord peint la feuille de plastique en noir avec de la peinture en aérosol).
  
• Pour retirer les raccords de raccordement des durites, j'ai percé des trous.
  
  
  
  
• Du polystyrène expansé de 50 mm d'épaisseur a été posé sur le contreplaqué.
  
  
  
  
• J'ai posé le collecteur en plastique sur la mousse de polystyrène.
  
  
  
  
  
  
  
• De tous les côtés du panneau, un bloc de bois a été vissé au contreplaqué, qui sert en quelque sorte de clôture.
  
• D'en haut, toute la structure était recouverte d'un épais film plastique, fixé avec du ruban adhésif et des agrafes à l'aide d'une agrafeuse de chantier.

Ainsi, j'ai reçu un collecteur de chaleur dans un « boîtier » fiable, grâce auquel le panneau en plastique est protégé des contraintes mécaniques.
Note! J'ai utilisé du polyéthylène transparent ordinaire, mais sur la photo, on dirait qu'il est blanc - c'est de l'éblouissement.

Remplissage du système

Vous pouvez maintenant remplir le collecteur d'eau et tester les performances du système. Je l'ai installé en biais et le réservoir (vide) un peu plus haut. Un tuyau est connecté au raccord inférieur, le second au raccord supérieur. Pour remplir le système d'eau, j'ai connecté le tuyau inférieur à l'arrivée d'eau et j'ai légèrement ouvert la vanne pour que le système se remplisse d'eau progressivement.Ceci est nécessaire pour que l'eau chasse progressivement tout l'air. Lorsque l'eau sortait du deuxième tuyau (le collecteur était complètement rempli), j'ouvrais complètement la vanne pour que l'air restant sorte sous la pression de l'eau. J'ai également rempli le réservoir d'eau.

Lorsqu'il n'y avait plus de bulles d'air dans le débit d'eau sortant du tuyau de sortie, j'ai coupé l'eau et immergé les deux extrémités du tuyau dans l'eau du réservoir (elles doivent toujours être sous l'eau pour que l'air ne pénètre pas dans le système). ).

Tests et tests de chauffe-eau solaires

Lorsque le système est rempli, sous l'influence de la chaleur solaire, l'eau située dans les minces canaux du panneau en plastique se réchauffe et monte progressivement, formant une circulation naturelle. L'eau froide s'écoule du réservoir par le tuyau inférieur et l'eau chauffée du collecteur pénètre dans le même réservoir par le tuyau supérieur. Petit à petit, l'eau dans le récipient se réchauffe.

Pour illustrer l'expérience, j'ai utilisé un thermomètre numérique avec un capteur de température externe. J’ai d’abord mesuré la température de l’eau dans le récipient : elle était de 23 °C. Ensuite, j'ai inséré le capteur dans le tuyau de sortie par lequel l'eau chauffée dans le collecteur s'écoule dans le réservoir. Le thermomètre indiquait 50 °C. Le système de chauffe-eau solaire fonctionne !

Conclusion

Sur la base des résultats du test des performances du système de collecteur pendant 1 heure, j'ai reçu un chauffage de 20,2 litres d'eau (7,2 litres dans le collecteur lui-même et 13 litres que j'ai collectés dans un récipient pour l'expérience) de 23 à 37 °C.
Bien entendu, les performances et l’efficacité du système dépendent de l’activité solaire : plus le soleil brille, plus l’eau se réchauffe et un plus grand volume peut être chauffé en moins de temps. Mais pour une douche d'été, je pense que ce collector est largement suffisant.

Article original en anglais