Chauffage solaire avec matières recyclables

Le chauffe-eau solaire avec des matériaux recyclables est une alternative durable et économique au chauffage de l'eau en utilisant des ressources qui seraient normalement jetées. Ce projet, développé par José Alcino Alano et sa famille, vise à la fois à économiser l'énergie et à préserver l'environnement, en soulignant l'importance du recyclage dans l'usage quotidien. Ce guide fournira les informations nécessaires pour construire et installer un chauffe-eau solaire fabriqué à partir de bouteilles PET et de boîtes Tetra Pak, promouvant la sensibilisation à l'environnement et la réutilisation des matériaux.

Origine et objectif du projet

Le projet de chauffage solaire est né de la nécessité de trouver une destination utile pour les emballages recyclables, en ligne avec le souci environnemental d'adopter des systèmes écologiquement corrects chaque fois que cela est possible. La simplicité et le faible coût de ce système ont permis sa large mise en œuvre dans plusieurs institutions et foyers à faible revenu, dans le but d'économiser de l'électricité et de réduire l'impact environnemental. En plus de sa fonction pratique, le projet cherche également à sensibiliser la population au potentiel des matériaux post-consommation, qui peuvent avoir des applications utiles sur le plan social et environnemental.

Bien que ce manuel soit axé sur la construction d'un chauffe-eau solaire avec des matériaux recyclables, il est important de mentionner qu'il existe d'autres systèmes de chauffage solaire sur le marché, qui peuvent constituer une option viable pour ceux qui ont un plus grand pouvoir d'achat.

Principes de fonctionnement du chauffage solaire

Le chauffe-eau solaire fonctionne essentiellement grâce à deux systèmes : la circulation par thermo-siphon et la circulation forcée. Les deux méthodes sont efficaces pour chauffer l’eau grâce à l’énergie solaire, mais elles diffèrent par leur application et leur complexité.

Circulation par Thermo Siphon

Il s’agit de la méthode la plus simple et la plus idéale pour les systèmes de chauffage solaire à faible coût. Le fonctionnement est basé sur la différence de densité entre l'eau chaude et l'eau froide. L’eau froide, étant plus lourde, pousse l’eau chaude vers le haut et la fait circuler dans le système. Pour que ce processus fonctionne correctement, il est crucial que le capteur solaire soit installé dans une position plus basse que le niveau du fond du réservoir ou du réservoir d'eau, garantissant ainsi que la circulation de l'eau se produit naturellement lorsqu'il y a du rayonnement solaire. Ce principe est similaire à celui utilisé dans les chauffages solaires conventionnels, à la différence que, dans le cas des chauffages solaires recyclables, les matériaux utilisés sont beaucoup plus abordables et durables.

Circulation Forcée

Dans le système à circulation forcée, le capteur solaire est installé dans une position plus haute que le caisson ou le réservoir. Cette méthode est couramment utilisée pour chauffer les piscines. Ici, un thermocapteur active une motopompe lorsque la température de l'eau dans le collecteur atteint un niveau prédéterminé. Cela permet d’échanger efficacement de l’eau chaude contre de l’eau froide. Cependant, pour éviter que le système ne fonctionne à rebours la nuit ou pendant les périodes sans soleil, il est nécessaire d'installer un clapet anti-retour. Ce système est plus complexe et nécessite un investissement plus important, mais offre un meilleur contrôle du processus de chauffage.

Construction de composants de chauffage solaire

La construction du chauffe-eau solaire nécessite une préparation minutieuse de ses composants, en particulier du capteur solaire, qui est responsable du fonctionnement efficace du système. Ce projet se distingue par l'utilisation de matériaux recyclables tels que des tubes en PVC, des bouteilles en PET et des boîtes Tetra Pak, en remplacement de matériaux conventionnels comme le cuivre, l'aluminium et le verre.

Construction du capteur solaire

Le capteur solaire est la partie la plus importante du système, car il est directement responsable du chauffage de l’eau. Dans ce projet, les colonnes d'absorption thermique sont constituées de tubes en PVC, moins efficaces que les tubes en cuivre ou en aluminium, mais qui servent à réduire les coûts. Les bouteilles PET et les boîtes Tetra Pak remplacent le panneau d'absorption thermique et le verre utilisés dans les collecteurs conventionnels. Les boîtes Tetra Pak, peintes en noir mat, absorbent la chaleur, qui est ensuite retenue à l'intérieur des bouteilles PET et transférée à l'eau dans les tuyaux en PVC.

Une attention particulière doit être portée au dimensionnement du capteur solaire par rapport au réservoir ou au réservoir d'eau, pour garantir que la température de l'eau ne dépasse pas 55ºC, évitant ainsi le ramollissement des tuyaux en PVC et d'éventuelles fuites.

Choix et préparation des bouteilles PET

Le choix des bouteilles PET est crucial pour la réussite du projet. Il est recommandé d’utiliser des bouteilles transparentes et lisses (type cristal), de préférence des marques Coca-Cola et Pepsi. Bien que certaines bouteilles vertes soient testées avec des résultats similaires, l'utilisation de bouteilles en cristal est plus sûre pour garantir la durabilité et l'efficacité du capteur solaire.

Pour préparer les bouteilles, il est suggéré qu'après avoir consommé le soda, elles soient lavées et égouttées. Une astuce utile consiste à les placer au réfrigérateur pendant deux minutes sans le couvercle, puis à les couvrir rapidement, ce qui évite qu'ils ne s'écrasent lors du stockage pour une utilisation ultérieure. Si certaines bouteilles sont cabossées, elles peuvent être récupérées en les chauffant au micro-ondes avec un peu d'eau, en suivant les précautions de sécurité nécessaires.

Préparation des boîtes Tetra Pak

Les boîtes Tetra Pak utilisées dans le projet ont une composition comprenant de l'aluminium, du polyéthylène et de la cellulose, ce qui les rend idéales pour résister aux températures internes du capteur solaire. Pour les préparer, les boîtes doivent être ouvertes, lavées et découpées à une taille standard de 22,5 cm de longueur. Après avoir été pliées et peintes en noir mat, les boîtes Tetra Pak sont insérées à l’intérieur des bouteilles PET, où elles jouent le rôle d’élément principal d’absorption de la chaleur.

Installation de chauffage solaire

L'installation d'un chauffe-eau solaire nécessite des soins particuliers pour garantir l'efficacité du système et la sécurité des utilisateurs. Les principaux aspects de l’installation sont soulignés ci-dessous :

Dimensionnement du projet

Un bon dimensionnement du projet est essentiel au bon fonctionnement du chauffe-eau solaire. Il est important de prendre en compte la consommation d’eau et la région du pays, car ces facteurs influencent directement l’efficacité du système. Dans les régions plus froides, par exemple, il peut être nécessaire d'augmenter la taille du capteur solaire pour compenser la moindre incidence du rayonnement solaire.

Supports de Fixation et d'Isolation Thermique

Les supports de montage du collecteur et du réservoir d'eau doivent être suffisamment robustes pour supporter le poids du système, en particulier lorsqu'il est rempli d'eau. De plus, l'isolation thermique des conduits qui relient le collecteur au réservoir d'eau est cruciale pour minimiser les pertes de chaleur et garantir que l'eau arrive chaude au point d'utilisation.

Distance et installation du mélangeur

La distance entre le capteur solaire et le réservoir d'eau ne doit pas dépasser 3 mètres, afin de garantir une circulation efficace de l'eau. De plus, il est recommandé d'installer un mélangeur d'eau chaude et froide, qui permet d'ajuster la température de l'eau selon les besoins. Cette installation est simple, mais pratique, et contribue au confort des utilisateurs.

Résumé et étape par étape

Construction étape par étape du capteur solaire

1. Choix de bouteilles et de découpes PET:
   • Utilisez trois types de bouteilles PET : lisses transparentes (droites), des ceintures pour Coca-Cola et Pepsi et quelques bouteilles vertes.
   • Pour couper les bouteilles avec précision, utilisez un simple gabarit. Coupez deux morceaux de tuyau PVC de 100 mm : l'un mesurant 29 cm et l'autre mesurant 31 cm. Faites une coupe longitudinale dans les tubes pour pouvoir insérer les bouteilles et utilisez le tube de 29 cm pour les bouteilles nature et Pepsi, et le tube de 31 cm pour les bouteilles de Coca-Cola.
   • Après avoir découpé les bouteilles, lavez-les, laissez-les sécher et rangez-les correctement pour éviter toute déformation.
2. Préparation des boîtes Tetra Pak:
   • Utilisez des boîtes Tetra Pak de 1 litre (lait, jus de fruits, etc.).
   • Lavez les boîtes, laissez-les sécher et coupez-les à 22,5 cm de long. Faites une coupe supplémentaire de 7 cm en bas pour s'adapter au goulot de la bouteille suivante.
   • Pliez les boîtes Tetra Pak pour s'adapter à la courbure interne des bouteilles. Après cela, peignez-les avec de la peinture émail synthétique noire.
3. Assemblage de collecteur solaire:
   • Insérez les boîtes Tetra Pak peintes dans les bouteilles coupées, en vous assurant qu'elles sont bien positionnées pour maximiser l'absorption de la chaleur.
   • Placer les bouteilles dans des tubes en PVC peints en noir, qui serviront de colonnes d'absorption thermique.
   • Assurez-vous que les bouteilles sont fermement fixées et qu'il n'y a aucun espace entre elles pour éviter toute perte de chaleur.
4. Installation et positionnement:
   • Installez le capteur solaire dans un endroit bien exposé au soleil, de préférence avec la barre supérieure du capteur reliée au retour d'eau chaude, en dessous du niveau du réservoir d'eau.
   • Assurez-vous que la différence de niveau entre le collecteur et le réservoir d'eau ne dépasse pas 3 mètres pour assurer une circulation efficace de l'eau.
5. Tests et réglages finaux:
   • Après l'installation, testez le système pour vérifier que la circulation de l'eau fonctionne correctement.
   • Effectuez les ajustements nécessaires pour garantir que le système atteint la température souhaitée sans compromettre l’intégrité des matériaux.

Avantages du chauffage solaire pour l'environnement

L’adoption de chauffe-eau solaires, notamment ceux fabriqués à partir de matériaux recyclables, apporte des avantages significatifs à l’environnement. En réutilisant les bouteilles PET et les boîtes Tetra Pak, nous réduisons la quantité de déchets jetés et réduisons la demande de nouvelles ressources naturelles. De plus, les économies d'électricité favorisées par ces systèmes contribuent à réduire les émissions de gaz à effet de serre, contribuant ainsi à lutter contre le changement climatique.

L'utilisation de chauffages solaires représente également des économies significatives sur les factures d'énergie, en particulier dans les régions à forte incidence de rayonnement solaire. Cela fait de l’investissement dans des chauffe-eau solaires une option non seulement respectueuse de l’environnement, mais également économiquement viable.

Un chauffe-eau solaire fabriqué à partir de matériaux recyclables est une solution simple, abordable et efficace pour chauffer l’eau. En plus de favoriser les économies d'énergie et de bénéficier à l'environnement, ce projet se distingue par sa facilité de mise en œuvre, utilisant des matériaux souvent jetés sans réutilisation. Avec une planification adéquate et une installation correcte, il est possible de profiter de l’eau chaude de manière durable, contribuant ainsi à un avenir plus vert et plus conscient.

Enfin, il est important de rappeler que, même si le projet est simple, un soin particulier doit être apporté lors de la construction et de l'installation du système, notamment lors de la manipulation de matières recyclables, afin d'éviter toute contamination. Avec créativité et bonne volonté, ce projet peut être adapté aux besoins de chacun, en favorisant l'utilisation consciente de l'énergie solaire et la réutilisation des matériaux au profit de l'environnement.

Découvrez d’autres faits intéressants sur le recyclage en cliquant ici.
Apprenez à faire de l'art en recyclant, Cliquez ici.