Fabrication d'un capteur solaire sans soudure

Réalisation d’une installation solaire thermique et
Fabrication d’un capteur solaire thermique sans soudure

INTRO
La fabrication d’un capteur plan sans soudure ne demande pas de grandes connaissances en
bricolage, n’importe quel bricoleur un tant soit peu soigneux et patient peut y parvenir
Les dimensions qui sont données ici sont facultatives, hormis la longueur et l’écartement des
tuyaux.
En respectant les indications qui vous seront données plus loin, vous pourrez tout comme moi ,
concevoir vos propres panneaux ainsi qu’une installation correspondant au mieux à vos
besoins.
Les applications sont multiples, en passant par la production d’eau chaude pour les sanitaires,
le chauffage en appoint de votre maison, le réchauffement de l’eau de votre piscine ou de votre
serre de jardin, de votre garage. En bref, partout ou vous avez besoin d’eau chaude ou de
chaleur.
Un seul Bémol, il faut qu’il y ait du soleil.
C’est pourquoi, votre installation solaire ne pourra jamais se substituée entièrement à votre
système de production d’eau chaude ou de chauffage existant.
Les économies que vous réaliserez seront proportionnelles à la part d’énergie solaire que vous
utiliserez.
1er Exemple, l’eau chaude pour les sanitaires doit être stockée au minimum à 60° pour éviter la
formation de légionnelles.
En période d’ensoleillement, pas de soucis, les températures relevées dans le ballon sont
largement supérieures à 60°.
L’hiver, ainsi que les jours brumeux ou couverts, cela se corse un peu, la température de l’eau
contenu dans le ballon solaire dépasse rarement 45° voir 15° quand le temps est resté couvert
plusieurs jours, c’est là que votre système de production d’eau chaude intervient en produisant
les degrés manquants pour atteindre les 60° minimum au moment ou vous en avez besoin.
L’hiver, bien quelle soit moindres, les économies d’énergies sont encore bien réelles.
Votre Ballon ou votre chaudières aura beaucoup moins d’efforts à fournir pour passer de 35, 45
50° voir plus à 60° que de 15° à 60° sans l’aide du soleil. 15° : c’est la température moyenne de
l’eau que vous recevez chez vous.
Mon installation prévoit un système avec une vanne trois voies qui permet en fonction de la
température de l’eau du ballon solaire, de l’envoyer directement dans le réseau si la température
est supérieure à 60° ou de la faire passer, soit dans votre ballon électrique ou votre système de
production d’eau chaude. Comme cela, aucun risque et la température de l’eau est constante
dans le réseau.
Je ne prétends pas avoir la science infuse, mais mon système, même s’il n’est pas aussi
performant (je n’ai jamais pu vérifier, car je n’ai pas les appareils de mesures nécessaires) que
ceux vendus dans le commerce, a le mérite d’exister et d’être simplement et économiquement
réalisable par n’importe quel bricoleur un peu consciencieux.

Mise en œuvre d’un capteur plan sans soudure
La quantité de matériaux est donnée pour 2 capteurs d’un peu moins de 2m2 surface chacun.
Certains matériaux ne peuvent être achetés à la coupe, telles que les plaques Acriglass ou les
plaques d’aluminium de 2000 X 1000 X 0.5mm.
Châssis :
Pour le Châssis, j’utilise du bois et du profilé Alu (Règle de maçon), pour la protection aux
intempéries et la finition.
Matériaux nécessaires :
6 demi chevrons de 46 X 27 mm en longueur 2400 mm
6 Règles de maçon en Alu de 2000 mm
Colle à bois pour l’extérieur et vis de 4 X 60mm, inox ou peintes.
Magasin conseillé : Brico dépôt
Réalisez : 4 demi chevrons de 936 X 46 X 27 mm
4 demi chevrons de 1960 X 46 X 27 mm
4 profilés d’alu de 990 X 100 X 18 mm
4 profilés d’alu de 1994 X 100 X 18mm
Procédez au collage et au vissage du châssis, bien vérifier l’équerrage

Après assemblage, vous devez obtenir un cadre en bois 990 X 1960 mm
Une fois le profilé alu assemblé au cadre en bois, l’ensemble fini mesure 1994 X 1026 mm
Il faut absolument que le châssis en Alu déborde de 18mm du cadre en bois
Maintenir le profilé alu avec des serres joints, puis procédez au vissage (Utilisez de belles vis 60
par 4mm , car celle-ci sont apparentes)

18mm, c’est la hauteur qui permet d’encastrer la plaque acriglass de 16mm + le joint silicone.

Une fois les châssis terminé, on procède à l’isolation du fond, en agrafant à l’arrière du châssis
en Bois, de l’isolant mince réfléchissant (j’utilise de l’isolant avec 2 couches de ouates prises en
sandwich) Ne soyez pas radin sur les agrafes.

Une fois l’isolant posé, on peut passer à la pose du fond, il existe de nombreuses possibilités,
vous pouvez mettre du contre-plaqué marine de 5mm, du Lambris si le panneau est posé en
marquise et que le dessous et apparent, ou comme pour ce modèle de la plaque plastique type
aquilux. C’est de la récup, on en trouve normalement sur les palettes de bouteilles d’eau dans
les supermarchés. C’est gratuit et cela a pour autre avantage d’être très léger.
Après, c’est vous qui voyez ce qui vous convient le mieux.
L’important étant que le fond soit bien rigide.
Mettre une couche de peinture noire sur la partie du châssis en bois qui est apparente et
parfaire l’étanchéité entre le film isolant et le châssis en appliquant un cordon de silicone.
La couleur n’a aucune importance, puisque une fois le panneau terminé, on ne voit pas le joint.

Une fois le châssis terminé, on passe à la fabrication de l’échangeur sans soudure du capteur.

Fabrication de l’échangeur du capteur
L’échangeur, C’est la partie la plus importante du panneau, c’est lui qui détermine, si le
panneau est performant ou non.
J’ai fabriqué plusieurs sortes d’échangeurs, avec du cuivre, divers système de fixation pour
améliorer le contact entre le serpentin et la plaque en alu.
A ce jour, je n’ai encore personnellement rien trouver de plus facile a installer et de plus
efficace en terme de rendement que ce que je vous propose de réaliser.
Le coût est sensiblement identique à un échangeur réalisé avec du tuyau en cuivre.
Matériaux nécessaires :

3 plaques en alu de 2000 X 1000 X 0.5 mm
18 mètres de tuyaux INOX DN12
6 raccords à visser pour tuyau INOX DN12
Fournisseurs : Ebay Allemagne

Ces fournisseurs expédient sans problèmes vers la France.
Alu : metalwarenshop
Tuyaux Inox et raccords : Techoli

Sur cette photo, vous voyez le circuit emprunté par le fluide dans 3 panneaux de 2m2
Pour 2 panneaux, supprimez celui du milieu.
Pour 4 panneaux, rajoutez un panneau identique à celui du milieu et ainsi de suite.
Dans cette configuration, le départ et le retour, se trouvent en haut a gauche sur la photo.
Pour les puristes, vous pouvez vous compliquer la tâche comme moi en raccordant les panneaux
entre eux, à l’intérieur. Ca ne fonctionne pas mieux mais c’est plus esthétique.
Le gros inconvénient, c’est qu’il faut poser les plaques en Acriglass une fois les panneaux
installés sur le toit, et là c’est moins marrant.
Pour découper les plaques, j’utilise une bonne paire de ciseaux et des gants, (ça coupe)
Dimensions des plaques en alu après découpe : 1925 X 925 mm.
Pour réaliser les cavaliers en alu, il faut faire des bandes de 570 mm de large et 750 mm pour les
alimentations.

Pour le formage, j’ai trouvé ce système peu onéreux mais un peu fatiguant
Il faut réaliser une matrice en bois dur de type Bankirai (planche de terrasse)

Il faut une planche de 1 mètre pour le fond et 2 petites planches pour les côtés comme sur la
photo, collez et visser, car il faut que ce soit très résistant.

Pour le tuyau en Inox, prévoir un écartement de 17mm et une tige filetée ou en acier de 16 mm
de diamètre.

Pour le formage, il faut placer une bande de 7.5 cm sur la matrice , bien la centrer par rapport à
l’écartement et positionner la tige en acier au dessus et frapper avec un maillet en caoutchouc
ou mettre une plaque de boite entre la tige et le marteau
Avant de former, il faut que la bande ait la bonne longueur, car celle-ci est très difficile à
recouper une fois formée.

Traçage du circuit sur la plaque en alu
Le traçage du cheminement du serpentin s’effectue à l’aide d’un marqueur indélébile.
Il faut tenir compte de l’arrivée des alimentations et soties du fluide caloporteur.
Mes panneaux ont des serpentins de 10 spires, vous pouvez en mettre davantage, mais je
ne pense pas que cela augmente le transfert.
Du fait de la finesse de la plaque en alu (0.5mm) le transfert des calories est très rapide.
Dimension de la plaque 1925 X 925 mm
L’écart entre les spires est de 175 mm
Départ du serpentin à 165 mm du haut de la plaque
Découpez des bandes d’alu de 115 mm X 75 mm pour confectionner les cavaliers des
côtés.
Pour la fixation du serpentin avec les cavaliers, vous pouvez utiliser des rivets pop ou
des vis à tôle auto perforante (ne serrez pas trop fort car l’alu est très fin)
Pour faciliter le vissage, mettez une plaque de polystyrène sous la plaque en alu.
Laissez déborder le serpentin de 150 mm pour le raccordement de l’alimentation.

165
175

150

N’oubliez pas de prévoir l’emplacement pour la sonde de température
Une nourrice en laiton et un doigt de gant pour sonde feront très bien l’affaire
Une fois que le serpentin est fixé à la plaque, mettez 2 tasseaux de 1925 mm dans le sens
de la longueur (a l’arrière de la plaque) ceci, afin de rigidifier l’ensemble et d’éviter que
l’arrière de la plaque ne touche l’isolant mince.

Il ne reste plus qu’a mettre en peinture, dégraisser et rayer (paille de fer) la plaque au
préalable et appliquez une couche de peinture noire matte pour métaux.
Une fois que tout est bien sec, on peut passer au montage du collecteur dans le châssis.
Percez le châssis aux emplacements que vous aurez déterminé pour le passe des
alimentations en fluide.
Diamètre des trous : 18mm

Une fois que c’est fait vous pouvez monter le collecteur dans le châssis

Avant la pose de la plaque en Acriglass, il faut peindre en noir les parties en bois du
châssis qui sont
visibles

Une fois cette opération terminée, il ne reste plus qu’à mettre en place la plaque
Acriglas,
Déposez un cordon de silicone noir sur la partie en bois du châssis, pas trop, sinon, le
silicone va déborder à l’intérieur du panneau, il faut quand même en mettre.
Une fois que le cordon est déposé, vous pouvez poser la plaque dans le châssis.
Les extrémités des plaques seront bouchées avec du silicone transparent et recouverte
d’une cornière en alu 30X30mm.
L’étanchéité entre le châssis et la plaque acriglas, s’obtient en déposant un cordon de
silicone transparent sur tout le pourtour de la plaque.
Bien lisser le joint avec un doigt humide.

Transformation d’un ballon électrique en ballon échangeur
thermique
La transformation d’un ballon classique en ballon échangeur, n’est pas très compliquée
à réaliser.
Le fait qu’il ne faille pas comme avec certain système, découper puis ressouder le ballon,
facilite grandement l’opération.
La plus grande difficulté, étant le soudage des mamelons de 15/21 sur la plaque acier.

Matériaux nécessaires :
Un Ballon de 200 litres, neuf ou d’occasion.
16 mètres de tuyaux en Inox DN12
4 écrous avec joints pour tuyaux DN12
Une plaque en acier de 200 X 200 X 5 mm
2 mamelons de 10 cm en 15/21 (écrou ½)

Il y deux possibilités, on peut si on le souhaite, conserver la résistance électrique.
Si votre système de production d’eau chaude est a gaz ou au fioul, c’est inutile de
conserver la résistance.

Par contre, Si vous utilisez déjà un ballon, cela évite d’avoir 2
ballons.

Dans ce cas de figure, la résistance est conservée, au cas ou,
Personnellement, je n’en ai pas besoin, mais je me sers de l’emplacement de la sonde de
la résistance pour mettre la sonde de ma régulation
Si vous ne conservez pas la résistance, prévoir de souder 3 mamelons de 15/21 au lien de
2, pour pouvoir monter un doigt de gant (fourreau pour sonde) pour la sonde de la
régulation, 4 mamelons si vous souhaitez monter un thermomètre pour contrôler la
température ou un thermostat pour commander une électrovanne.
Il vaut mieux avoir trop que pas assez, et une fois que tout est installé , c’est toujours
énervant de devoir tout démonter parce qu’il manque un emplacement pour une sonde
J’ai testé pour vous.
Voici le premier ballon échangeur que j’ai réalisé, avec la platine et les mamelons
soudés. J’avais récupéré un vieux ballon de 100 litres.
Pour faire la plaque de l’échangeur, servez vous soit du joint, soit de la plaque d’origine
pour reporter les trous et l’emplacement des mamelons.
Il faut que tout rentre dans le ballon, une fois que c’est soudé, sinon
dommage….

Installation d’une régulation à différentiel

Principe de la régulation à différentiel de température :
Le but étant de récolter et de transférer un maximum de calories avec le moins de perte
possible.
La régulation avec différentiel gère la différence de températures qu’il y a entre vos
panneaux et votre ballon de stockage.
La mise en route de la pompe de circulation du fluide caloporteur est uniquement
activée lorsque la différence de température que vous avez programmé est supérieure
ou égale à la différence de température qu’il y a entre le ballon et les panneaux.
Ex : 65° dans le Ballon, 75° dans les panneaux, consigne + 15 ° de différence : Pas
d’activation de la pompe.
Ex : 65° dans le Ballon, 81° dans les panneaux, consigne + 15° de différence : mise en
route de la pompe et transfert des calories du panneau vers le ballon.
C’est simple et cela évite de transformer votre panneau en consommateur de calories
plutôt qu’en collecteur.

Régulation utilisée : Marque Stad ( ebay Allemagne)

1 affichage température
2 Pompe en marche
3 Pompe arrêtée
4 Réglage différence de T°
5 Affichage température Ballon
6 Affichage différence de T°
7 Entrée courant électrique
8 Alimentation de la pompe
9 Sonde Ballon
10 Sonde Panneaux

Purgeur d’air
Capteur

Vase d’expansion
+ remplissage du
Circuit.

BALLON

Régulation

Schéma simplifié de la circulation du fluide et du Branchement des sondes de
températures.
Une sonde dans le panneau, une sonde dans le ballon.
Dans cette configuration, le raccordement du vase d’expansion à l’air libre se fait en
Amont de la pompe, Celui-ci, devant obligatoirement être placé plus haut que les
panneaux.
Le remplissage en liquide caloporteur se fait par le tuyau de raccordement du vase
d’expansion.
Vous pouvez facilement réaliser ce type vase d’expansion à l’aide d’une bouteille en
verre.
J’ai utilisé une bouteille de whisky de 2Litres que j’ai collé sur une planche en bois avec
du silicone.

Voici le vase d’expansion le moins cher du marché une fois la taxe pour la sécu déduite.

Liquide caloporteur et remplissage du circuit.

Avertissement : pour le liquide caloporteur, vous pouvez soit utiliser du liquide spéciale
installation solaire ou comme moi , de l’antigel de voiture -25° coupé à 50% avec de
l’eau.
Attention : L’antigel est très toxique et en cas fuite, vous pouvez contaminer l’eau de
vos sanitaires .et pire, l’eau que vous consommez pour la cuisson.
J’ai résolu ce problème en installant un circuit bien distinct pour mon eau potable.
J’ai monté un osmoseur en amont de l’alimentation en eau de l’installation solaire.
2 précautions valent mieux qu’une.

Remplissage.
Avec le vase d’expansion à l’air libre, le remplissage est très aisé.
Vérifiez que le purgeur d’air automatique que vous avez installé fonctionne
correctement.
Débranchez la sonde du panneau reliée à la régulation (enlevez seulement un fil, c’est
suffisant) la régulation se met en sécurité et la pompe se met en route.
Ne la laissez pas tourner trop longtemps à sec.
Sortez le tuyau qui est raccordé au vase d’expansion, mettez un entonnoir au bout et
commencez le remplissage avec le mélange antigel eau ou le liquide caloporteur.
Le liquide circule dans le circuit, l’air s’évacue par le purgeur auto.
Quand le niveau ne descend plus dans le tuyau de remplissage, c’est que le circuit est
plein.
J’ai monté un manomètre de pression qui me permet de vérifier que le liquide circule
bien dans le système quand la pompe est en marche (0.5 bar environ, cela veut dire que
le liquide circule et que le circuit est plein)
0 bar quand la pompe tourne : c’est qu’il y a un problème, fuite ou pas assez de liquide.
Remettez le tuyau dans la bouteille et remplissez celle-ci au tiers.
Rebranchez la sonde à la régulation.
C’est terminé.
Réglage de la régulation.
Le réglage de la régulation est très important, c’est lui qui détermine les performances et
le bon fonctionnement de votre installation.
Sur la régulation que j’utilise, on peut régler la différence de t° de +2 à +24°
La régulation ne commençant à travailler qu’à partir de 38° dans les panneaux.
Par sécurité, pour commencer, réglez la différence à + 6 en tournant le bouton et en
appuyant sur la touche 6 (Voir schéma)
Pour avoir essayé, je déconseille d’afficher plus de 10° en consigne, surtout en plein été.
Mon installation fonctionne très bien à +6°.
Température moyenne de l’eau entre 65 et 80° l’été et 40 et 65° l’hiver. (quand il y a du
soleil)

Si vous réglez une T° trop importante, la pompe ne se déclenchera pas et le liquide va
se dilater et déborder du vase d’expansion.
Risque pour la pompe de tourner à sec quand le liquide sera refroidi, surchauffe des
panneaux, et aucun rendement.
Nota : quand vous installez vos panneaux, bâchez les tant que le système n’est pas en
fonctionnement, Si les panneaux montent en température sans être refroidi par le
liquide caloporteur, il vont se détruire très rapidement et vous n’aurez plus qu’a
recommencer
La température à l’intérieur d’un panneau peut dépasser plus de 120° si il est mal
branché et que le système de régulation est arrêté.

Astuce : Si la pompe que vous avez installé ne possède pas de réglage de vitesse de
circulation, vous pouvez palier à ce problème en installant un relais temporisé entre la
régulation et la pompe.
Ex de fonctionnement avec un relais temporisé :
45 secondes de marche, 45 secondes de pause, et ainsi de suite, tant que la différence de
T° entre le panneau et le ballon est supérieure à la consigne que vous avez donné.
Autre variante.
Si vous avez installé d’autres panneaux, soit sud est ou sud ouest pour pouvoir récupérer
des calories le matin ou le soir.
Il vous faut installer une électrovanne 3 voies.
Cela permet de ne faire circuler du fluide que dans le panneau qui est exposé au soleil.
Il vous faut alors un thermostat par panneau pour commander l’électrovanne.
Si vous ne mettez pas d’électrovanne, vous allez faire circuler du fluide chaud dans un
panneau froid. Le but n’étant pas de transformer un panneau en radiateur.

C’est un peu plus compliqué à installer, mais le jeu en vaut la chandelle, car s’il fait
beau le matin ou le soir et pas durant la journée, vous aurez quand même récupérer des
calories.
J’ai monté un panneau à l’ouest (en Marquise) qui fonctionne selon ce principe.

Purgeur d’air
Capteur

Thermostat
Panneau EST
ou OUEST
Ou

Vase d’expansion
+ remplissage du
Circuit.

BALLON
V 3
voies

Régulation

Vous pouvez voir l’électrovanne trois voies sur la photo qui montre la pompe, le vase
d’expansion et le ballon
C’est le petit rectangle rouge au dessus de la pompe.
Pour ma part, je règle la température du thermostat des panneaux Est ou Ouest a 60°
65°. Et cela évite qu’ils ne surchauffent inutilement.
Cela permet de gagner quelques heures d’exposition. Toujours très utile quand le temps
est maussade.

Incorporation dans le système de chauffage.
Bien qu’on ne puisse pas chauffer entièrement sa maison avec des panneaux solaire, il
est possible de faire d’importantes économies en raccordant judicieusement votre
installation solaire à votre système de chauffage.
Le principe :
Faire circuler l’eau en provenance des radiateurs (le retour) dans un ballon échangeur.
Le montage s’effectue à l’aide d’une vanne 3 voies ainsi qu’une régulation à différentiel.
Le système contrôle la différence de température entre l’eau du ballon et l’eau
provenant des radiateurs.
Si la t° dans le ballon échangeur est supérieure à la température de retour des
radiateurs, la vanne s’ouvre et l’eau chauffée dans le ballon circule vers la chaudière.
Le thermostat de la chaudière détecte que la T° de l’eau qui revient des radiateurs est
supérieure à la T° de consigne de la chaudière.
La chaudière se coupe, par contre le circulateur continue à tourner et l’eau du ballon
échangeur circule dans les radiateurs de la maison.
Simple, mais efficace.

En espèrant vous avoir apporter les infos qui pouvaient vous manquer pour la
réalisation de votre propre installation.
Je travaille actuellement à la fabrication d’une pompe à chaleur mixte avec apport
solaire sur une base de climatiseur.
Si vous rencontrez des difficultés lors de la fabrication, n’hésitez pas à me contacter
Je vous ai joint les premiers fichiers que j’ai réalisé, cela vous permettra de voir
l’évolution de mon installation et peut être vous donner des idées
Et que ça chauffe !!
Bon courage
Patrice