Capteur solaire en polycarbonate

J'ai vu beaucoup de technologies et de méthodes différentes pour la fabrication de chauffe-eau solaires sur Internet et j'ai décidé de partager ma propre expérience. Je pense que ce projet est très réussi, puisque chaque centimètre de la surface du capteur est en contact direct avec de l’eau chauffée. De plus, en vous basant sur la technologie, vous pouvez facilement créer un collecteur de la taille appropriée.

Concept de projet

L'essence du capteur solaire est que l'eau froide du réservoir coule 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. Pour augmenter l'absorption de la lumière du soleil et augmenter la productivité des capteurs (vitesse de chauffage de l'eau), le plastique peut être peint en noir. Mais ici, il est important de se rappeler que la feuille est en polycarbonate plutôt fin. Par conséquent, si elle chauffe fortement en l'absence de circulation, elle peut se ramollir ou se déformer, ce qui entraînera une fuite d'eau.
Il convient également de noter que cet appareil ne convient pas pour une installation dans des locaux résidentiels à des fins d'alimentation en eau chaude. Ce projet pilote convient mieux à l’équipement d’une douche d’été dans un chalet d’été.

Outils et matériaux

Parmi les outils dont vous aurez besoin:

• Scie circulaire et à main.
• Perceuse électrique.
• Le couteau.
• La roulette
• Tournevis
• Pistolet pour colle silicone.
• Agrafeuse de construction.

Matériau collecteur:

• Feuille de polycarbonate avec canaux creux.
• Le tube est en plastique ABS.
• 4 bouchons sur le tube.
• Nipples en plastique filetés de 2 ½ pouces avec raccord pour tuyau.
• Tube de mastic silicone.
• Vaporiser si la peinture est prévue.

Matériaux pour le cadre:

• 1 feuille de contreplaqué.
• Feuille de styromousse. Vous pouvez également utiliser des carrés de mousse.
• Poutre en bois de section 100 × 100 mm.
• Film plastique, ruban adhésif.
• Boulons, écrous, rondelles, supports de fixation.

Matériaux pour organiser la circulation de l'eau:

• Un réservoir approprié ou un réservoir d'eau.
• Pour raccorder le réservoir, vous aurez besoin d'un tuyau d'arrosage, dont la longueur dépend de l'éloignement du réservoir d'eau du collecteur lui-même.
• Plusieurs colliers de serrage.

Pour plus de clarté, pour tester les performances du collecteur d’eau chaude, j’ai utilisé un thermomètre numérique.

Technologie d'assemblage de capteurs solaires pas à pas

Tout d’abord, vous devez couper la feuille de polycarbonate aux dimensions requises. J'avais prévu de faire un collecteur de 1 × 2 mètres et c'est parti de ce fait. La séquence de travail est la suivante:

• Un tuyau en plastique ABS est coupé en morceaux de longueur suffisante pour correspondre 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 mamelons. S'il n'y a pas de foret de diamètre approprié, vous pouvez agrandir le petit trou avec une lime ronde.
  
• Pour les bouchons avec les adaptateurs installés sur les tuyaux, ils devaient percer un trou semi-circulaire, comme indiqué sur la photo.
  
  
• Puis, en utilisant une scie à table, j'ai coupé les deux tubes de manière à obtenir une section en forme de C.
  
  
  Lorsque vous effectuez cette opération, vous devez faire attention et tenir compte de l'emplacement et de la direction nécessaire des adaptateurs de tétine.
  
• La même découpe doit être faite dans les bouchons pour que le panneau en plastique puisse y pénétrer.
  
  
• Lorsque toutes les opérations préparatoires sont terminées, vous devez rassembler toutes les pièces à sec pour vous assurer de leur compatibilité et, si nécessaire, effectuer le montage.
• Lorsque tous les éléments sont installés, la structure est démontée et réassemblée à l'aide de colle silicone pour sceller tous les joints. En plus de lubrifier les joints avec un produit d'étanchéité, je recommande qu'après le montage, appliquez un peu de silicone sur l'extérieur de tous les joints.

Pour que le mastic puisse bien sécher, la structure assemblée doit rester immobile pendant environ une journée, après quoi vous pouvez procéder à la recherche de fuites. Pour ce faire, les tuyaux sont connectés aux adaptateurs d’entrée et de sortie, dont l’un est raccordé à l’alimentation en eau. Une fois que le collecteur est complètement rempli d’eau, toutes les coutures et tous les joints sont vérifiés. Si une fuite est détectée, l'eau s'écoule et après le séchage, la connexion problématique est refermée.
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 (tuyaux inclus).

Fabrication de cadres et assemblage de panneaux

En principe, le capteur peut déjà être utilisé en le posant sur un toit ou une autre surface plane et fixe. Mais j’ai décidé de proposer une sorte de boîtier pour le panneau en plastique afin de réduire les risques de dommages lors de la montée / descente du hangar depuis le toit, pour lequel j’ai décidé d’équiper une douche extérieure, car je pense à le retirer pour l’hiver.
L'assemblage en plusieurs phases du boîtier est décrit ci-dessous:

• La feuille de contreplaqué est découpée à la taille du collecteur assemblé avec un chevauchement de 10 cm de chaque côté (auparavant, je peignais la feuille en plastique noire avec une peinture en aérosol).
• J'ai percé des trous pour la sortie de raccords pour connecter les tuyaux.
  
• J'ai placé une épaisseur de 50 mm de mousse de polystyrène 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.
• De là-haut, toute la structure était recouverte d'un film plastique dense, fixé à l'aide de ruban adhésif et de supports à l'aide d'une agrafeuse de construction.

Ainsi, j'ai reçu un capteur thermique dans un "boîtier" fiable, grâce auquel le panneau en plastique est protégé des contraintes mécaniques.
Faites attention! J'ai utilisé du polyéthylène transparent ordinaire, mais sur la photo, on dirait qu'il est blanc - ce sont des reflets.

Système de remplissage

Vous pouvez maintenant remplir le capteur avec de l'eau et tester les performances du système. Je l'ai installé en biais, et le réservoir (vide) est un peu plus haut. Un tuyau est raccordé au raccord inférieur, le second au raccord supérieur. Pour remplir le système d’eau, j’ai raccordé le tuyau inférieur à l’alimentation en eau et ouvert un peu la vanne afin que le système se remplisse progressivement d’eau. Cela est nécessaire pour que l'eau déplace progressivement tout l'air. Lorsque l'eau a commencé à couler du deuxième tuyau (le collecteur était complètement rempli), j'ai ouvert la vanne à fond pour que l'air restant puisse sortir sous la pression de l'eau. J'ai aussi rempli un réservoir d'eau.
Lorsque des bulles d'air ont cessé d'être observées dans le flux d'eau sortant du tuyau d'évacuation, j'ai bloqué l'eau et plongé les deux extrémités du tuyau dans l'eau du réservoir (elles doivent toujours être sous l'eau afin que l'air ne pénètre pas dans le système).

Tester et tester un chauffe-eau solaire

Lorsque le système est plein, sous l’influence de la chaleur solaire, l’eau dans les minces canaux du panneau en plastique se réchauffe et monte progressivement vers le haut, formant ainsi une circulation naturelle. L'eau froide provient du réservoir par le tuyau inférieur et l'eau chauffée dans le collecteur pénètre dans le même réservoir par le tuyau supérieur. Progressivement, l'eau dans le réservoir se réchauffe.
Pour la clarté de l'expérience, j'ai utilisé un thermomètre numérique avec un capteur de température externe. Tout d’abord, j’ai mesuré la température de l’eau dans le réservoir - c’était 23 ° C. Ensuite, j'ai inséré le capteur dans le tuyau de sortie, à travers lequel l'eau chauffée s'écoule dans le réservoir. Le thermomètre indiquait 50 ° C. Le système de chauffe-eau solaire fonctionne!

Conclusion

Selon les résultats des tests de performance du système collecteur pendant 1 heure, j'ai reçu un chauffage de 20,2 litres d'eau (7,2 litres dans le collecteur lui-même et j'ai recueilli 13 litres dans le réservoir 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 chauffera et plus le volume chauffé sera grand en moins de temps. Mais pour l’âme de l’été, je pense que ce collectionneur suffit amplement.
Article original en anglais